UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E

INDUSTRIAS

CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE

ZANAHORIA (Daucus carota) CON LA INCORPORACIÓN DE

JUGO DE PIÑA

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO DE ALIMENTOS

ANDREA BELÉN VACA VEGA

DIRECTORA: Ing. YOLANDA ARGÜELLO MSc.

Quito, Junio 2016

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016

Reservados todos los derechos de reproducción

FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO

PROYECTO DE TITULACIÓN

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 171783874-0

APELLIDO Y NOMBRES: Vaca Vega Andrea Belén

DIRECCIÓN: Juan Montalvo S2-150, Tumbaco

EMAIL: [email protected]

TELÉFONO FIJO: 2-371023

TELÉFONO MÓVIL: 0995246150

DATOS DE LA OBRA

TITULO: Estudio de la deshidratación osmótica de

zanahoria amarilla (Daucus carota L) con

la incorporación de jugo de piña.

AUTOR O AUTORES: Andrea Belén Vaca Vega

FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO

DE TITULACIÓN: 09/06/2016

DIRECTOR DEL PROYECTO DE

TITULACIÓN: Ing. Yolanda Argüello Msc.

PROGRAMA PREGRADO POSGRADO

TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniera de Alimentos

RESUMEN: Mínimo 250 palabras El objetivo de este estudio fue obtener cubitos de zanahoria amarilla (Daucus carota L) con sabor a piña, aplicando el método de Deshidratación Osmótica (DO). Primero se realizó la caracterización química de la materia prima, luego se cortó en cubitos de 1 ± 0.2 cm

2 de zanahoria amarilla, se

escaldaron por 5 min, y se pesaron 900 g de muestra para obtener una relación 1 : 4 (muestra:solución osmótica). La DO se realizó a 50 ᵒC por 4 h. en una solución hipertónica de azúcar y agua a 50 ᵒBrix, sustituyendo el agua con jugo de piña, en cinco concentraciones de Agua/Jugo de piña: S1: 100/0 %, S2: 75/25 %, S3: 50/50 %, S4: 25/75 % y S5: 0/100 %. En los cubitos deshidratados osmóticamente se determinó la pérdida de peso (∆P), pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS) y Eficiencia; también se realizaron los análisis químicos de (%humedad, sólidos solubles ᵒBrix y aw). Para completar la deshidratación de los cubitos de zanahoria se realizó una

deshidratación complementaria por aire caliente a 40 ᵒC durante 2 h 30 min. Los resultados fueron evaluados por la metodología ANOVA simple para optimizar el proceso y encontrar un tratamiento que presente mejores características. Se obtuvo que el S1 y S3 fueron los mejores tratamientos. Se realizó el análisis de aceptabilidad mediante una escala hedónica facial de 5 niveles a niños de 8 a 10 años. Se consideró como el mejor tratamiento al S3 cuya concentración contenía 50/50 %, Agua/Jugo de piña, ya que mostró mayor grado de preferencia con 3.5 ± 1.32 equivalente a “me gusta un poco” y mejores cualidades nutricionales, los cubitos presentaron 27.27 ± 2.59 de ∆P, 47.40 ± 4.18 % de PA, 20.13 ± 1.60 % de GS, 2.35 ± 0.02 de Eficiencia, 33.30 ± 0.14 % de Humedad, 36.35 ± 0.07 ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 de aw y 3.03 mg/100 g de vitamina C. . Se realizó el análisis microbiológico al mismo tratamiento obteniendo: < 10 ufc / ml en recuento de Eschericha Coli; < 10 upm / ml en Mohos; 71 × 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de Samonella, valores que están dentro de los requisitos de la norma INEN 1529 considerándose un producto apto para el consumo humano.

PALABRAS CLAVES: Zanahoria amarilla, Deshidratación osmótica

DEDICATORIA

A Dios, por ser quien guía mis pasos al ser la luz de todos mis días.

A mis padres, por todo su esfuerzo y por ser el soporte de mi vida, a quienes

debo cada uno de mis logros.

A mi hermano por ser mi apoyo y mi amigo incondicional.

A los dos amores de mi vida, Yayo por ser mi compañero de vida y Amelia

porque eres tú por quien vivo día a día.

A mis abuelitos Mami Luz, Papi Beto, Mamá Charito y Papá Gonzalo por ser

mi ejemplo de dedicación, esfuerzo, trabajo y amor por la familia.

A mis tías Susy y ñaña Nelly, por ser mujeres fuertes, valientes, luchadoras y

divertidas.

A toda mi familia por siempre estar pendientes de mí y por todo su cariño.

A mis amigos por cada uno de esos momentos compartidos durante esta

etapa de mi vida y brindarme su apoyo incondicional.

AGRADECIMIENTOS

A todos los que fueron mis profesores durante todos estos años, por

compartir su sabiduría y sus valores, enseñándome a ser una buena

profesional y una buena persona.

A mis Ing. Yolanda Argüello, Bioq. María José Andrade, Ing. Priscila

Maldonado e Ing. Juan Bravo, por su paciencia, consejos y sobre todo por su

amistad.

A mi mami, por siempre escucharme y entenderme, aconsejarme y darme su

apoyo siempre. Pero sobre todo por cuidar de Amelita y ser su Mamani. A mi

papi, por su esfuerzo, amor, paciencia, por estar ahí cuando te necesito.

A mi hermano, por ser mi amigo y guardarnos los secretos, por tenerme

paciencia y por ser un buen tío.

A Mami Luz y Papi Beto, por todo su esfuerzo y trabajo que han hecho

durante toda su vida, para que nunca nos falte nada.

A ti mi amor, por todo el esfuerzo que haces por sacarnos adelante, por ser

mi eterno enamorado, amigo, apoyo, por tu inmensa paciencia y amor y en

especial por ser un maravilloso papá.

A ti mi Amelita, por ese amor tan puro que me haces sentir, enseñarme a ser

una buena mamá, por tus alegrías, lloros, enojos, locuras. Gracias por ser

una buena hija.

A mi tía Susy, por aconsejarme, por sus ocurrencias, por llevarme y

acompañarme sin importar la hora o el lugar.

A Juan Pablo Pillajo, por cuidarme, escucharme, por confiar en mí. Gracias

por haber hecho tanto por mí en estos años de amistad.

A mis amigos Alex Luque, Sebas Mena, Sergio Viteri, por estar conmigo

hasta el último día, compartiendo momentos de alegría y angustia.

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN viii

ABSTRACT ix

1. INTRODUCCIÓN 1

2. MARCO TEÓRICO 3

2.1. ZANAHORIA 3

PRODUCCIÓN 4 2.1.1

CONTENIDO NUTRICIONAL 6 2.1.2

USOS 7 2.1.3

JUGO DE PIÑA 8 2.2

JUGO 8 2.2.1

PIÑA 8 2.2.2

CONTENIDO NUTRICIONAL 9 2.2.3

USOS 11 2.2.4

DESHIDRATACIÓN 12 2.3

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 13 2.3.1

ÓSMOSIS 14 2.3.2

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESHIDRATACIÓN 2.3.3

OSMÓTICA 15

VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 16 2.3.4

VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 17 2.4

EVALUACIÓN SENSORIAL 17 2.5

3. METODOLOGÍA 19

ii

PÁGINA

MATERIA PRIMA 19 3.1

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA ZANAHORIA 3.1.1

FRESCA 19

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL JUGO DE PIÑA 20 3.1.2

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 21 3.2

ELABORACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA 21 3.2.1

OBTENCIÓN DE LOS CUBITOS DE ZANAHORIA 3.2.2

AMARILLA 22


PÉRDIDA DE PESO 24 3.3.1

PÉRDIDA DE AGUA 24 3.3.2

GANANCIA DE SÓLIDOS 25 3.3.3

EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO 25 3.3.4

ANÁLISIS QUíMICO DEL PRODUCTO FINAL 26 3.4

VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 26 3.5

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 26 3.6


DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO 28 3.8

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 29

CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 29 4.1

ZANAHORIA FRESCA 29 4.1.1

JUGO DE PIÑA 30 4.1.2


PÉRDIDA DE PESO 30 4.2.1

PÉRDIDA DE AGUA 32 4.2.2

iii

PÁGINA

GANANCIA DE SÓLIDOS 33 4.2.3

EFICIENCIA 34 4.2.4

ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 35 4.3

HUMEDAD 35 4.3.1

SÓLIDOS SOLUBLES 36 4.3.2

ACTIVIDAD DE AGUA 37 4.3.3

VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 38 4.4

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 39 4.5


5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 42

5.1. CONCLUSIONES 42

5.2. RECOMENDACIONES 44

BIBLIOGRAFÍA 45

ANEXOS 53

iv

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Superficie, producción y rendimiento de la zanahoria

en el Ecuador

5

Tabla 2. Contenido nutricional de la zanahoria amarilla 6

Tabla 3. Contenido nutricional de la piña 10

Tabla 4. Agentes osmóticos 16

Tabla 5. Normas de análisis para caracterización química de

la zanahoria fresca

19

Tabla 6. Normas de análisis para la caracterización química

del jugo de piña

20

Tabla 7. Normas del análisis químico del producto final 26

Tabla 8. Normas de análisis microbiológico del producto final 27

Tabla 9. Diseño experimental 28

Tabla 10. Composición química de la zanahoria fresca 29

Tabla 11. Composición química del jugo de piña 30

Tabla 12. Pérdida de peso de los cubitos de zanahoria

deshidratados osmóticamente

31

Tabla 13. Pérdida de agua de los cubitos de zanahoria


32

Tabla 14. Ganancia de sólidos de los cubitos de zanahoria


33

Tabla 15. Eficiencia de la deshidratación osmótica 34

v

Tabla 16. Humedad de los cubitos de zanahoria deshidratados

osmóticamente

35

Tabla 17. Sólidos solubles de los cubitos de zanahoria


36

Tabla 18. aw de los cubitos de zanahoria deshidratados

osmóticamente

37

Tabla 19. Contenido de vitamina C en el producto final 38

Tabla 20. Resultados del análisis microbiológicos 39

Tabla 21. Resultados del análisis de aceptabilidad sensorial 40

vi

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Parte comestible de la zanahoria 3

Figura 2. Rosera de hojas compuestas y raíz 4

Figura 3. Productos a base de zanahoria 7

Figura 4. Caracterización de la piña 9

Figura 5. Productos a base de piña 11

Figura 6. Diagrama de los fenómenos de transferencia de masa

en las células de los alimentos durante la

deshidratación osmótica

13

Figura 7. Proceso osmótico 14

Figura 8. Diagrama de flujo de la elaboración de la solución

osmótica 21

Figura 9. Diagrama de flujo de la obtención de cubitos de

zanahoria mediante deshidratación osmótica 22

Figura 10. Deshidratador osmótico 23

Figura 11. Escala hedónica facial de cinco niveles 27

Figura 12. Resultados de la aceptabilidad del product final 41

vii

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

Anexo 1. Preparación solución osmótica 52

Anexo 2. Proceso de deshidratación osmótica 53

Anexo 3. Análisis químico 54

Anexo 4. Prueba de aceptabilidad sensorial 55

Anexo 5. Plantilla de aceptabilidad sensorial 56

Anexo 6. Resultados de análisis de vitamina C 57

Anexo 7. Resultados de análisis microbiológico 59

viii

RESUMEN

El objetivo de este estudio fue obtener cubitos de zanahoria amarilla

(Daucus carota L) con sabor a piña, aplicando el método de Deshidratación

Osmótica (DO). Primero se realizó la caracterización química de la materia

prima, luego se cortó en cubitos de 1 ± 0.2 cm2 de zanahoria amarilla, se

escaldaron por 5 min, y se pesaron 900 g de muestra para obtener una

relación 1:4 (muestra:solución osmótica). La DO se realizó a 50 ᵒC por 4 h.

en una solución hipertónica de azúcar y agua a 50 ᵒBrix, sustituyendo el

agua con jugo de piña, en cinco concentraciones de Agua/Jugo de piña: S1:

100/0 %, S2: 75/25 %, S3: 50/50 %, S4: 25/75 % y S5: 0/100 %. En los

cubitos deshidratados osmóticamente se determinó la pérdida de peso (∆P),

pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS) y Eficiencia; también se

realizaron los análisis químicos de (%humedad, sólidos solubles ᵒBrix y aw).

Para completar la deshidratación de los cubitos de zanahoria se realizó una

deshidratación complementaria por aire caliente a 40 ᵒC durante 2 h 30 min.

Los resultados fueron evaluados por la metodología ANOVA simple para

optimizar el proceso y encontrar un tratamiento que presente mejores

características. Se obtuvo que el S1 y S3 fueron los mejores tratamientos.

Se realizó el análisis de aceptabilidad mediante una escala hedónica facial

de 5 niveles a niños de 8 a 10 años. Se consideró como el mejor tratamiento

al S3 cuya concentración contenía 50/50 %, Agua/Jugo de piña, ya que

mostró mayor grado de preferencia con 3.5 ± 1.32 equivalente a “me gusta

un poco” y mejores cualidades nutricionales, los cubitos presentaron 27.27 ±

2.59 de ∆P, 47.40 ± 4.18 % de PA, 20.13 ± 1.60 % de GS, 2.35 ± 0.02 de

Eficiencia, 33.30 ± 0.14 % de Humedad, 36.35 ± 0.07 ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 de

aw y 3.03 mg/100 g de vitamina C. . Se realizó el análisis microbiológico al

mismo tratamiento obteniendo: < 10 ufc / ml en recuento de Eschericha Coli;

< 10 upm / ml en Mohos; 71 × 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de

Samonella, valores que están dentro de los requisitos de la norma INEN

1529 considerándose un producto apto para el consumo humano.

ix

ABSTRACT

The aim of this study was to obtain cubes of yellow carrot (Daucus carota L)

pineapple flavored, applying the method of Osmotic dehydration (OD). First

the chemical characterization of the raw material was performed, then cut

into cubes of 1 ± 0.2 cm2 yellow carrot, blanched for 5 min, and 900 g of

sample was weighed to obtain a ratio 1: 4 (sample:solution osmotic). DO was

performed at 50 ᵒC for 4 h. in a hypertonic solution of sugar and water at 50

ᵒBrix, replacing water with pineapple juice, in five concentrations of Water /

Pineapple juice: S1: 100/0%, S2: 75/25%, S3: 50/50%, S4: 25/75% and S5:

0/100%. Osmotically dehydrated cubes was determined weight loss (∆P),

water loss (PA), solid gain (GS) and Efficiency; chemical analysis (%

moisture, soluble solids, ᵒBrix and aw) were also performed. To complete the

dehydration of carrot cubes complementary hot air drying was performed at

40 ᵒC for 2 h 30 min. The results were evaluated by ANOVA simple

methodology to optimize the process and find a treatment that present best

features. It was found that the S1 and S3 were the best treatments.

acceptability analysis was performed using a facial hedonic scale of 5 levels

to children 8 to 10 years. It was considered the best treatment to S3 whose

concentration containing 50/50% water / pineapple juice, and showed greater

preference equivalent to 3.5 ± 1.32 "I like a little" and better nutritional

qualities, presented cubes 27.27 ± 2.59 ∆P, 47.40 ± 4.18% PA, 20.13 ±

1.60% of GS, 2.35 ± 0.02 Efficiency, 33.30 ± 0.14% moisture, 36.35 ± 0.07

ᵒBrix, 0.80 ± 0.01 aw and 3.03 mg / 100 g vitamin C. Microbiological analysis

was carried out the same treatment to obtain: <10 cfu / ml Escherichia Coli;

<10 upm / ml in molds; 71 x 10 upl / ml in Yeasts and the absence of

Salmonella, values that are within the requirements of the standard INEN

1529 considered a product suitable for human consumption.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÓN

La deshidratación es el método de conservación más utilizado en la

industrialización de alimentos, consiste en la aplicación de temperaturas

moderadas para eliminar paulatinamente el contenido de agua hasta lograr

una concentración adecuada de nutrientes, donde la aplicación de calor

reduce también los procesos químicos y enzimáticos propios del alimento

(Colina, 2010).

Así mismo, la deshidratación osmótica es una técnica que reduce el

contenido de humedad, por medio de la inmersión de un alimento en una

solución con alto contenido de solutos a temperaturas y tiempos

controlados; para completar el proceso se realiza un secado por aire para

eliminar residuos de agua, obteniendo un producto con mejores

características sensoriales y vida útil prolongada (Colina, 2010).

La demanda de snacks va en aumento, por su facilidad de consumo y

disponibilidad en el mercado, sin embargo no es recomendable el consumo

elevado, por su alto aporte calórico a la dieta. Actualmente se está

desarrollando tecnologías que permitan elaborar snacks saludables con alto

contenido de minerales, vitaminas, fibra y antioxidantes, mediante la adición

parcial de zumos de frutas y verduras (Barra, 2009; Flores, 2012).

Por otro lado, la zanahoria (Daucus carota L.) es una de las hortalizas de

mayor producción en el mundo, siendo la variedad Chantenay Red Cored la

más comercializada y consumida en el Ecuador, también conocida por su

importante aporte de caroteno precursor de vitamina A (Torres, 2016;

Villenas, 2009).

Así mismo, la piña es una fruta tropical muy apetecida por su sabor dulce,

ligeramente ácido, entre sus principales nutrientes están la vitamina C y el

agua, su cultivo se da principalmente en el litoral ecuatoriano.

2

En este contexto, el estudio para la aplicación de pulpa de piña en la

deshidratación osmótica de cubitos de zanahoria, pretende diversificar el uso

de zanahoria amarilla, generando beneficio tanto a sus productores como a

consumidores. Al ser un producto de alto aporte nutritivo y características

organolépticas agradables es recomendable su consumo. Basándose en lo

mencionado se plantearon los siguientes objetivos.

El objetivo general del trabajo de titulación es:

Estudiar el proceso de deshidratación osmótica en la zanahoria amarilla

(Daucus carota) con la incorporación de jugo de piña.

Los objetivos específicos son:

Realizar análisis químicos de la materia prima.

Estudiar el efecto de la incorporación del jugo de piña como ingrediente

de la solución osmótica en la deshidratación osmótica en los cubos de

zanahoria amarilla.

Realizar un análisis químico y microbiológico del producto final.

Evaluar la aceptabilidad sensorial del producto final.

2. MARCO TEÓRICO

3

2. MARCO TEÓRICO

2.1. ZANAHORIA

La zanahoria (Daucus carota L) es una raíz andina, cultivada en zonas frías,

tropicales y subtropicales, especialmente a grandes altitudes. Es originaria

de Asia, extendiéndose hasta Europa y América (IPGRI, 1998). Las primeras

variedades cultivadas fueron blanca, morada y amarilla. Debido a su sabor

desagradable su uso se limitó a la medicina ancestral y como decorativo de

mesas y sombreros. A partir del siglo XVI, en Holanda se cultivó una

variedad anaranjada, de mejor calidad sensorial, iniciando de esta manera

su consumo como alimento (Carranza, 2006).

Es una planta herbácea de hojas compuestas, flores blancas y amarillas; la

parte comestible es la raíz coniforme, que es tuberosa, de consistencia

carnosa y presenta una coloración entre rojo y amarillo dependiendo su

variedad, pesa de 100 a 250 g y su tamaño oscila entre 10 y 25 cm, como se

muestra en la Figura 1 (Flores, 2012).

Figura 1. Parte comestible de la zanahoria amarilla (Aranzazu, 2014)

4

Se la clasifica según su tamaño; las grandes, destinadas para la venta; finas

o alargadas para uso industrial, envasadas directamente para su consumo

ya que mantienen su forma original después de ser cortadas; y en manojo,

para consumir frescas porque son tiernas y dulces (Villenas, 2009).

PRODUCCIÓN 2.1.1

La zanahoria es una hortaliza bianual, pero es cultivada a los pocos meses

de su siembra, porque solo se aprovecha su raíz. En la Figura 2 se muestra

la forma rosera de sus hojas compuestas y la raíz después del primer año.

Una vez finalizado el periodo de descanso se forma un tallo donde se forman

las flores blancas y amarillas (Morales, 2002).

Figura 2. Rosera de hojas compuestas y raíz (Syngenta, 2013)

Es una planta que se cultiva fácilmente en suelos limo-arenosos, con

temperaturas entre 15 y 18 ᵒC, el tiempo de cosecha es de 3 a 7 meses,

donde la zanahoria sigue engrosándose si se la deja en el suelo, pero

5

disminuye el contenido de azúcares y caroteno. Para la recolección se

puede implementar tres métodos; manual, semi-mecánico, y mecánico, esto

última genera menor costo de producción (Barra, 2009).

En Ecuador se cultivan en mayor cantidad en las provincias de Pichincha,

Cotopaxi, Tungurahua, Bolívar y Chimborazo. Según el censo hecho por el

MAGAP en el período entre el 2004-2008 hay 4.648 hectáreas de zanahoria

cosechadas en todo el país. La Tabla 1 indica la superficie de cultivo de la

zanahoria amarilla en hectáreas, la producción en toneladas y el rendimiento

obtenidos en toneladas por hectárea (Colina, 2010; Suárez, 2008; Villenas,

2009).

Tabla 1. Superficie, producción y rendimiento de la zanahoria amarilla en el Ecuador.

AÑO SUPERFICIE (ha) PRODUCCIÓN (t) RENDIMIENTO(t/ha)

2004 4075 28136 6.9

2005 4631 34271 7.4

2006 4646 36192 7.79

2007 4888 35036 7.17

2008 4093 24959 6.1

Fuente: MAGAP- Subsecretaria de Direccionamiento Estratégico

(Villenas, 2009)

En el transcurso de los años se ve un aumento tanto de la superficie de

cultivo como de la producción, a excepción del año 2008 en el cual la

producción no fue suficiente para satisfacer la demanda, por tal razón fue

necesaria su importación en cantidades menores (Cordero, 2005).

6

CONTENIDO NUTRICIONAL 2.1.2

En la Tabla 2 se detalla el contenido de nutrientes presentes en la zanahoria

en base a 100g de parte comestible.

Tabla 2. Contenido nutricional de la zanahoria amarilla

Parámetro Valor

Agua 93.9 %

Carbohidratos 3.5 %

Proteínas 1.0 %

Lípidos 0.11%

Elementos minerales por 100 g

K 290 mg

Na 3 mg

P 27 mg

Ca 11 mg

Fe 06 mg

Vitaminas Por 100 g

Retinol ( Vit. A) 2669.6 UI

Vitamina C 9.3 mg

*Aporte por 100g de zanahoria

(Pamplona, 2003)

El nutriente que se presenta en mayor proporción es el beta-caroteno,

precursor de la vitamina A, mientras que el aporte de vitamina C es de bajas

cantidades, asimismo aporta importantes cantidades de hidratos de carbono,

potasio, calcio, fósforo y compuestos antioxidantes. Entre todos los tipos de

vegetales la zanahoria presenta los niveles más altos de pectina, 0.80 g por

100 g de peso comestible (Mendiola, 2011; Reina, 2007).

7

USOS 2.1.3

En la Figura 3 se muestran algunos de los productos a base de zanahoria

que se pueden encontrar en el mercado.

Figura 3. Productos a base de zanahoria

a) Jugo, b) Pastel, c) Rallada, d) Bocaditos deshidratados, e) Compotas, f) Bronceadores, g) Alimento deshidratado de animales

(Schwartz, Sepúlveda, Rojas, & Ker, 2013)

Gastronómicamente la zanahoria fresca se consume cruda o cocinada, en

ensaladas, sopas, compotas; por su alta cantidad de azúcares es usada

como ingrediente en postres, bocaditos deshidratados, jugos y cócteles. En

España se elaboran también alimentos deshidratados de zanahoria para el

consumo de animales (Barra, 2009; Mendiola, 2011).

En la medicina es considerada como un alimento diurético, por su elevado

contenido en agua; rica en potasio, vitaminas y fósforo, aporta beneficios

para la visión, el crecimiento y restaura el sistema nervioso. Al contener

pectinas, fibra y oligoelementos se desempeña como un antidiarreico

moderado, desintoxicante, calmante estomacal regulando el tránsito

intestinal (Mendiola, 2011).

8

El beta-caroteno reduce el riesgo de cáncer de pulmón, cerviz, esófago y

estómago, así como la aparición de cataratas y es adecuada para tratar

trastornos como; anemia e hipertiroidismo. El zumo es recomendable para

los niños que sufren de amigdalitis y tos (Cruz, 2012).

En la cosmetología se usa como componente de cremas, lociones

bronceadoras, shampoo y jabones, por sus propiedades antioxidantes que

protegen las células del daño de los radicales libres, disminuyendo los

signos del envejecimiento y agresiones externas de los rayos UV (Mendiola,

2011).

En la industria alimentaria se la emplea para la extracción de carotenoides,

usados como colorantes de margarinas, y a las aves se le añade en su

alimento para intensificar el color de la yema de los huevos (Barra, 2009).

JUGO DE PIÑA 2.2

JUGO 2.2.1

Es un producto líquido sin fermentar pero susceptible de fermentación, se

obtiene directamente de las partes comestibles de frutas en buen estado,

frescas y maduras, generalmente se obtienen por procedimientos

tecnológicos adecuados (INEN, 2008).

PIÑA 2.2.2

Es una planta monocotiledónea, herbácea y perenne, de variedad Ananas

comosus de la familia Bromeliacea. Se originó en Brasil, Paraguay y

Argentina. Los indígenas la llamaron Ananas que significa fruta excelente. Y

9

los españoles crearon el término piña, por su parecido a los piñones o

semilla de pino (Illiana, 2013).

Como se observa en la Figura 4, es un fruto tropical de forma cilíndrica, de

color desde verde hasta anaranjado dependiendo de su estado de madurez,

llega a medir hasta 50 centímetros y pesa aproximadamente 4 kg,

dependiendo de la variedad. La pulpa es jugosa de consistencia firme, de

sabor dulce ligeramente ácido (INEN, 2009).

Figura 4. Características de la piña

(ProEcuador, 2011a)

Este fruto tiene un sistema radicular, con 30 o 40 hojas rígidas de espinas de

puntas cortas, que llegan a medir de 30 hasta 100 cm de largo, rodean el

tallo anclado al suelo. Posee un polvo blancuzco que protege de la pérdida

de agua (Agrícola, 2013).

CONTENIDO NUTRICIONAL 2.2.3

A continuación en la Tabla 3 se muestran los principales nutrientes de la

piña y la proporción de cada uno en 100 g de muestra comestible.

10

Tabla 3. Contenido nutricional de la piña

Parámetro Valor por 100 g

Calorías 50.76 kcal

Agua 85%

Grasa 0.40 g

Azúcar 10.40 g

Hierro 0.41 mg

Calcio 14.50 mg

Fibra 1.90 g

Carbohidratos 10.40 g

Magnesio 16.90 mg

Sodio 2.10 mg

Vitamina A 6.13 ug

Vitamina B3 0.39 mg

Vitamina C 15.4 mg

Vitamina E 0.13 mg

(Pamplona, 2003)

La piña presenta una alta concentración de vitamina C, aporta hierro, sodio y

magnesio, tiene poca azúcar, casi no contiene grasas y su contenido en

calorías es moderado. Se la considera una fuente rica en fibra y agua

(UTEPI, 2006).

A diferencia de otras frutas, la piña contiene cantidades significativas de

bromelina o bromelaína, que es una enzima proteolítica, formada por 3

enzimas combinadas que son; la bromelina, extranasa y ananasa. Es

parecida a las enzimas digestivas que se encuentran en el organismo.

Generalmente se presenta en el tronco de la piña (Pamplona, 2003;

Sánchez, 2015).

11

USOS 2.2.4

La piña ecuatoriana se identifica por su sabor dulce, por tal razón se la

consume fresca, ya sea sola o en ensalada con otras frutas. Como se

muestra en la Figura 5 existe una gama de productos procesados a base de

piña (ProEcuador, 2011b).

Figura 5. Productos a base de piña

a) Pulpa; b) Deshidratada; c) En almíbar; d) Mermelada; e) Jugo

(ProEcuador, 2011a)

Esta fruta por su contenido de fibra, tiene propiedades laxantes que

previenen el estreñimiento, reducen el colesterol en la sangre. Las personas

que siguen una dieta para perder peso, consumen la piña para sentir ese

efecto de saciedad (Ruiz & Torres, 2009).

Gracias a su contenido de vitamina C, puede ayudar a reducir el riesgo de

padecer enfermedades del corazón, cerebrovasculares, gota, cáncer y

cataratas, reforzando el sistema inmunológico. Los antioxidantes presentes

sintetizan el colágeno, proteína estructural del cuerpo necesario para

mantener la integridad de la piel, cabellos, uñas, vasos sanguíneos, órganos

y huesos (Dávila & López, 2005).

La enzima Bromelina es beneficiosa para la salud ya que desdobla las

proteínas y ayuda a la digestión, alivia la inflamación asociada con el asma;

12

por sus propiedades anti-coaguladoras y anti-inflamatorias se ha demostrado

que ayuda a la prevención de ciertos tipos de cáncer (Azpiri, 2009).

DESHIDRATACIÓN 2.3

La deshidratación es uno de los procesos más antiguos de conservación de

alimentos y hoy es uno de los métodos más utilizados para extender la vida

útil de los productos, se emplean temperaturas menos drásticas que en los

procesos normales de cocción, disminuyendo la alteración de sus

propiedades nutricionales importantes (Colina, 2010).

Consiste en eliminar la mayor cantidad de agua posible del alimento y

reducir su actividad de agua (aw), bajo condiciones ambientales controladas

como; calor, frío, aire y ósmosis, inhibiéndo el crecimiento microbiano y

disminuyendo la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas (Arias,

2008).

El producto obtenido de la deshidratación, es de consistencia más liviana y

de tamaño reducido, debido a la pérdida de humedad que afecta su

volumen, disminuyendo el espacio de almacenaje y transporte. Mientras

menor sea la temperatura de deshidratación menor será el cambio que

sufran sus características organolépticas (Pico, 2011).

Algunos alimentos poseen cáscara que impide la eliminación de la humedad,

los cuales deben ser pelados para facilitar la salida del agua de su interior.

Para lograr una deshidratación homogénea en alimentos sólidos deben ser

enteros, en rebanadas, láminas o trozos. Y los alimentos fluidos pueden ser

granulados o en polvo (Colina, 2010).

El tiempo necesario para efectuar una deshidratación depende del tipo de

alimento, temperatura, espesor del corte y tipo de deshidratación (Maupoey,

Barat, & Albors, 2001).

13

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.3.1

La Deshidratación osmótica (DO), es un tratamiento que permite eliminar el

agua de un alimento entero, en rodajas o cubos, al sumergirlo en una

solución hipertónica a temperaturas y tiempos específicos. El producto al

tener una membrana semipermeable provoca dos flujos en contracorriente

como se muestra en la Figura 6; el desplazamiento de agua desde el

alimento hacia la solución de mayor concentración, y el intercambio de

solutos desde la solución hacia el alimento (Campos & Flores, 2012).

Este método se utiliza también como un tratamiento previo a la congelación,

secado o liofilización, para lograr estabilidad y mantener las características

sensoriales del producto final (Colina, 2010).

Figura 6. Diagrama de los fenómenos de transferencia de masa en las células de los alimentos durante la DO.

(Parzanese, 2012)

14

ÓSMOSIS 2.3.2

En la Figura 7 se representa el fenómeno de la ósmosis que es la difusión o

paso de ciertos compuestos en una solución a través de una membrana

semipermeable, que pasa desde la solución con baja concentración de

solutos (hipotónica), hacia la de mayor concentración (hipertónica). En las

células el agua es la molécula más abundante, y mediante la ósmosis puede

atravesar membranas celulares para penetrar en el interior o salir de él,

dependiendo de la diferencia de concentración entre los líquidos (Pico,

2011).

Figura 7. Proceso osmótico

(Lara, 2014)

Estos fenómenos se desarrollan bajo presión osmótica, ejercida sobre la

membrana celular. Como consecuencia se alcanza un equilibrio cuando los

medios hipertónico e hipotónico ya no realizan un intercambio de solutos y

sus concentraciones se han igualado, convirtiendo a las soluciones en

isotónicas (González, 2010; Parzanese, 2012).

15

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESHIDRATACIÓN 2.3.3

OSMÓTICA

Las características del producto como forma y tamaño, influyen en la

velocidad de transferencia de masa, porque determinan el área superficial

para la entrada de solutos y salida de agua; los pretratamientos como

pelado, cortado, congelación, descongelación y escaldado modifican las

características originales del producto como; la composición química, textura

y porosidad (Colina, 2010; Melo, 2015; Sánchez, 2015).

La relación masa de la solución osmótica a masa del producto, afecta la

gradiente de concentración de los solutos, la misma que se va reduciendo

gradualmente. Si se utiliza mayor cantidad de solución osmodeshidratante,

con relación al producto, la velocidad de trasferencia y la diferencia de

concentraciones no aumentan notablemente (Tepper, 2006).

La temperatura afecta directamente al proceso, el aumento acelera la

entrada de la sustancia osmótica y la salida de agua, sin embargo se

recomienda aplicar temperaturas inferiores a 50 ˚C para no afectar los

compuestos termolábiles del alimento (Garzón, 2014).

El tiempo es una variable importante para alcanzar el equilibrio entre las

soluciones, punto donde se presentan las mejores características

nutricionales y sensoriales del producto final, se recomienda tiempos de 1 a

18 horas (Colina, 2010; Garzón, 2014).

La selección del tipo de soluto dependerá de las características sensoriales

que se desean obtener en el producto final, igualmente pueden combinarse

más de un tipo de solutos e incluso añadirse otros compuestos como

colorantes, antioxidantes y agentes antimicrobianos. En la Tabla 4 se

presenta algunos tipos de agentes osmóticos (Colina, 2010).

16

Tabla 4. Agentes osmóticos

NOMBRE USOS

Sacarosa Frutas

Cloruro de sodio Carnes y verduras

Lactosa Frutas

Glicerol Frutas, hortalizas y carnes

Combinación

sacarosa/cloruro de

sodio

Frutas verduras y carnes

(Colina, 2010; Parzanese, 2012)

En la frutas la sacarosa reduce el pardeamiento e incrementa la retención de

compuestos volátiles; el Cloruro de Sodio aumenta la capacidad de

reducción de la aw; la Lactosa tiene como función la sustitución parcial de la

sacarosa para reducir dulzor en las frutas (Calderón, 2008).

En las frutas, hortalizas y carnes el glicerol mejora la textura; y la

combinación de sacarosa y NaCl mejora las características sensoriales y

aumenta la capacidad de eliminación de agua (Colina, 2010; Pico, 2011).

La agitación permite que la solución osmótica circule alrededor de la

muestra, para que los solutos se distribuyan homogéneamente, esta debe

ser constante (Campos & Flores, 2012).

VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.3.4

El color, sabor, aroma, y textura se modifican mínimamente. Evita que los

aromas se pierdan, al ser volátiles a altas temperaturas; prolonga la vida útil

17

del mismo al reducir el contenido de agua, y disminuye el peso del producto,

lo cual reduce los costos de empaque y transporte (Campos & Flores, 2012).

Se puede procesar pequeñas o grandes cantidades de producto, la solución

osmótica sobrante puede ser reconcentrada y reutilizada para otros

productos. Los costos energéticos son reducidos debido al uso de

temperaturas relativamente bajas (Schwartz, 2007).

Regularmente no requiere tratamientos químicos previos al proceso; se

pueden obtener alimentos fortificados con minerales, vitaminas,

antioxidantes, mediante la sustitución parcial de pulpa de fruta en la solución

osmótica (Colina, 2010; Parzanese, 2012).

VARIABLES DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 2.4

En la deshidratación osmótica se estudia la transferencia de masa en

términos de pérdida de agua (PA), ganancia de sólidos (GS), pérdida de

peso (∆P) del alimento. El cálculo de la efectividad es la relación PA/GS que

revela la efectividad de los tratamientos osmóticos, el resultado debe ser

mayor a 1, para estar dentro de los rangos de efectividad (Bchir, Paquot, &

Bebes, 2010; Colina, 2010).

EVALUACIÓN SENSORIAL 2.5

Las pruebas de aceptabilidad, son de gran importancia en el desarrollo de

nuevos productos en la industria alimentaria, se aplican para conocer la

aceptación o rechazo de un producto determinado, se utilizan cuando se

presentan de 3 a 12 muestras, evaluando las preferencias del consumidor

con estímulos, como color, sabor, olor, textura, aspecto, entre otros (Sancho,

Bota, & Castro, 1999; Watts, 2000).

18

Para realizar la evaluación sensorial con un grado de confianza es necesario

sistematizar todos los términos y condiciones con el objetivo de que las

conclusiones a las que se lleguen sean cuantificables y reproducibles con la

mayor precisión posible (Nieto, 2015).

En las pruebas hedónicas se pide a los panelistas que valoren el grado de

satisfacción general que le produce un producto utilizando una escala.

Generalmente se utilizan escalas de intervalo, como la hedónica verbal-

numérica, que mide el nivel de agrado o desagrado; la escala hedónica facial

utilizada generalmente con niños y adultos no alfabetizados, con algunas

expresiones faciales, que deberán asociar con la reacción que genere el

estímulo y se recomienda realizar a participantes de 4 a 10 años (Sosa,

2011).

La escala tradicional americana tiene 9 puntos, aunque se ha demostrado

que una escala de 7 puntos es suficiente y más fácil de manejar. El número

de puntos debe ser impar para que el punto central sea un punto neutral,

que generalmente corresponde a “no me gusta ni me disgusta. Los

panelistas no entrenados que participarán serán de 3 a 100, obtenidos

aleatoriamente, dependiendo del tipo de prueba y de acuerdo a la población

donde se dirija el consumo del producto, basándose en las características

demográficas (Liria, 2007).

3. METODOLOGÍA

19

3. METODOLOGÍA

MATERIA PRIMA 3.1

Se utilizó zanahoria amarilla (Daucus carota), correspondiente al ecotipo

Chantenay Red Cored de la provincia de Pichincha, y piña (Ananas

comosus) variedad milagreña, adquiridas en el mercado local.

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA ZANAHORIA FRESCA 3.1.1

Se realizó la caracterización química de la zanahoria fresca basándose en

las Normas Técnicas detalladas en la Tabla 5.

Tabla 5. Normas de análisis para caracterización química de la zanahoria fresca

Análisis Norma

Humedad Termogravimetría/Precisa

Manual de instrucciones (Precisa, 2008)

Sólidos solubles INEN-ISO 2173:2013 (INEN, 2013)

aw Tesco Manual de instrucciones testo

400 · testo 650 · testo 95(Tesco, 2002)

El análisis de humedad se realizó en el Instituto Nacional de Investigaciones

Agropecuarias INIAP, Estación Santa Catalina, provincia de Pichincha, en

una Termobalanza, Precisa XM 60 / XM 66 (Dietikon, Switzerland).

20

Se determinó el contenido de sólidos solubles utilizando un refractómetro

digital marca Milwaukee modelo MA 871, basándose en la NTE INEN-ISO

2173:2013 INEN (2013).

La medición de aw se realizó en el Laboratorio de química de alimentos del

INIAP, Estación Santa Catalina, provincia de Pichincha. Para realizar las

lecturas, se utilizó el equipo Testo 650 Water Activity Meters/Systems

modelo 0516.0401, con dimensiones de 25.4 x 35.6 x 40.6 cm.

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL JUGO DE PIÑA 3.1.2

En la Tabla 6 se muestran las normas utilizadas en la caracterización

química del jugo de piña.

Tabla 6. Normas de análisis para la caracterización química del jugo de piña.

Análisis Norma

Sólidos solubles NTE INEN-ISO 2173:2013

(INEN, 2013)

Los sólidos solubles se analizaron mediante un refractómetro digital marca

Milwaukee modelo MA 871, basándose en la norma técnica NTE-INEN-ISO

2173:2013 (INEN, 2013).

21

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 3.2

ELABORACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA 3.2.1

Se preparó la solución osmótica mediante el proceso detallado en la Figura 8

y Anexo 1 (Garzón, 2014).

Figura 8. Diagrama de flujo de la elaboración de la solución osmótica

Se calentó el agua hasta 50 ºC, se añade el azúcar y se mezcla, se dejó

calentar hasta 80 ºC y se añadió el ácido cítrico y se homogenizó

suavemente. Se dejó enfriar hasta que la temperatura bajó a 65 ºC, donde

22

se agrega el bicarbonato de sodio generando una efervescencia, obteniendo

como resultado un jarabe de azúcar a 70 ᵒBrix.

Para finalizar se disminuyó la concentración a 50 ᵒBrix añadiendo 1750 ml.

de agua y jugo de piña en diferentes concentraciones.

OBTENCIÓN DE LOS CUBITOS DE ZANAHORIA AMARILLA 3.2.2

Para la obtención de los cubitos de zanahoria amarilla se utilizó el proceso

de deshidratación osmótica que se detalla en la Figura 9.

Figura 9. Diagrama de flujo de la obtención de cubitos de zanahoria amarilla con sabor a piña.

23

En la selección, se descartaron las hortalizas que presentaron daños físicos

o microbiológicos, las sanas se lavaron con agua potable y cepillo para

remover las impurezas, se desinfectó en una solución de 5 ml de cloro en 10

L de agua, durante 5 minutos, posteriormente se enjuagó y secó. Se retiró la

cáscara con una peladora manual, se eliminaron los extremos superiores y

se cortó en cubos de 1.0 ± 0.2 cm2, con una rebanadora Chip Chopper

Maker de acero inoxidable.

Los cubitos se sometieron a un escaldado a 90 ᵒC por 5 min, en una olla de

acero. Se escurrieron con un colador metálico y se enfriaron. Se pesaron

900 g de zanahoria, para obtener una relación de 1:4 zanahoria/solución

osmótica (Bchir et al., 2010).

Para la DO, se utilizó una bandeja térmica como indica la Figura 10, los

cubitos fueron sumergidos en una solución hipertónica de jarabe de azúcar-

agua /jugo de piña, a 50 ᵒC por 4 h. Para mejorar la conservación se

completó la DO realizando una deshidratación por aire caliente a 60 ᵒC por 2

h 30 min, en un deshidratador por aire marca American Harvest; finalmente

los cubitos de zanahoria deshidratados se enfriaron hasta alcanzar

temperatura ambiente para ser empacadas.(Colina, 2010).

Figura 10. Deshidratador Osmótico

24


El cálculo de las variables se realizaron mediante las siguientes ecuaciones

(Colina, 2010).

PÉRDIDA DE PESO 3.3.1

Se tomó los pesos inicial y final en la deshidratación, y se calculó mediante

la ecuación [1].

∆𝑃 =𝑃0 − 𝑃𝑡

𝑃0∗ 100 [1]

Dónde:

∆P = Porcentaje de pérdida de peso P0 = Peso inicial del producto Pt = Peso del producto al tiempo t

PÉRDIDA DE AGUA 3.3.2

Se basa en la diferencia de las humedades iniciales y finales durante la DO,

y se calculó mediante la ecuación [2].

𝑃𝐴 =𝐹0𝑌0 − 𝐹𝑡𝑌𝑡

𝐹0∗ 100 [2]

25

Dónde:

PA = Pérdida de peso al tiempo t (porcentaje) F0 = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo t (kg) Y0 = Contenido inicial de humedad del producto (fracción masa) Yt = Contenido de humedad del producto al tiempo t (fracción masa)

GANANCIA DE SÓLIDOS 3.3.3

La ganancia de sólidos se representa en forma porcentual y se calculan

mediante la aplicación de la ecuación [3].

𝐺𝑆 =𝐹𝑡𝑋𝑡 − 𝐹0𝑋0

𝐹0∗ 100 [3]

Dónde:

F0 = Peso inicial del producto (kg) Ft = Peso del producto al tiempo t (kg) X0 = Contenido inicial de sólidos del producto (fracción masa) Xt = Contenido de sólidos del producto al tiempo t (fracción) GS = Ganancia de sólidos (porcentaje)

EFECTIVIDAD DEL TRATAMIENTO OSMÓTICO 3.3.4

La efectividad se obtiene mediante la aplicación de la ecuación [4].

𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 =PA

𝐺𝐴 [4]

26

ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 3.4

Al producto final, se le realizó el análisis químico, con los métodos detallados

en la Tabla 7 y Anexo 3.

Tabla 7. Normas del análisis químico del producto final

Análisis Norma

Humedad Termogravimetría/Precisa

Manual de instrucciones (Precisa, 2008)

Sólidos solubles INEN-ISO 2173:2013 (INEN, 2013)

aw Tesco Manual de instrucciones testo

400 · testo 650 · testo 95(Tesco, 2002)

VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 3.5

A los mejores tratamientos se les realizó el análisis químico para conocer el

contenido de vitamina C, mediante el método AOAC 967.21, realizados en

el laboratorio certficado de alimentos LABOLAB.

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 3.6

En la Tabla 8 se presentan los métodos de análisis microbiológicos utilizados

en el producto final, realizados en el laboratorio certificado de alimentos

LABOLAB.

27

Tabla 8. Normas de análisis microbiológico del producto final.

Análisis Método

Aerobios mesófilos PEEMi/LA/05 NTE INEN, 1529-5 (2006)

Coliformes totales PEEMi/LA/20 NTE INEN, 1529-7 (1990)

Escherichia coli PEEMi/LA/20 NTE INEN, 1529-7 (1990)

Mohos NTE INEN, 1529-10 (1998)

Levaduras NTE INEN, 1529-10 (1998)

Salmonella NTE INEN, 1529-10 (1998)


Se realizó la evaluación sensorial de los mejores tratamientos, en 100 niños

con edades entre 8 a 10 años, de la escuela Unidad Educativa Corazón de

María de la parroquia de Tumbaco, Provincia de Pichincha, como se muestra

en el Anexo 4.

Se presentó dos muestras en una bandeja, codificados con las letras A y B,

junto con una ficha de escala hedónica numérica-facial de 5 niveles, siendo

1 “Me disgusta extremadamente” y 5 “Me gusta extremadamente”; como se

muestra en la Figura 11 y Anexo 5.

Figura 11. Escala hedónica facial de cinco niveles

(Lawless & Heymann, 1999; Vieira, 1981)

28

DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO 3.8

Para el proceso de deshidratación osmótica se utilizó un diseño unifactorial

completamente aleatorizado donde la variable independiente es la

concentración de jugo de piña, en 5 niveles, % V/V de (Jarabe de azúcar-

agua / jugo de piña); como se muestra en la Tabla 9. Cada tratamiento se

realizó por duplicado, dando un total de 10 ensayos.

Tabla 9. Diseño Experimental

Tratamientos Jarabe de azúcar-agua

(%) Jugo de piña

(%)

S1 100 0

S2 75 25

S3 50 50

S4 25 75

S5 0 100

Para analizar los resultados obtenidos en los ensayos del diseño

experimental, se utilizó un análisis de varianza ANOVA simple, con un nivel

se significancia de 95 %, utilizando el paquete estadístico Statgraphics

Centurion XV.II.

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

29

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 4.1

ZANAHORIA FRESCA 4.1.1

Los resultados de la caracterización química de la zanahoria fresca se

presentan en la Tabla 10.

Tabla 10. Composición química de la zanahoria fresca

Parámetro Unidad Valor

Humedad (%) 87.23

Sólidos Solubles (ᵒBrix) 5.7

aw - 0.89

Los resultados de la caracterización química de la zanahoria fresca, se

observó un 87.23 % de humedad, valor que concuerda con los resultados

reportados por (Mendiola, 2011), cuyos valores que van desde 88.55 hasta

95.0 %; así mismo los sólidos solubles resultantes fueron 5.7 ᵒBrix, cercano

a los resultados de (Barra, 2009; Reina, 2007), en el rango entre 6.4 – 11

ᵒBrix. El valor de aw fue de 0.89, el cual no coincide con el rango de 0.95 a

0.968 reportado por (Villenas, 2009) para esta variedad.

30

JUGO DE PIÑA 4.1.2

La Tabla 11 presenta los resultados de la composición química del jugo piña

fresca.

Tabla 11. Composición química del jugo de piña

Parámetro Valor

Sólidos Solubles (ᵒBrix) 12.4

Según el (CODEX, 2005), norma general para zumos (jugos) y néctares de

frutas establece que el mínimo es 12.8 ᵒBrix en jugos de piña, pero reconoce

que el nivel de ᵒBrix puede diferir por causas naturales entre países, por lo

que estableció que para los zumos (jugos) de piña y manzana, no debe ser

inferior a 10 ºBrix, cumpliendo así con la norma con 12.4 ºBrix. Al igual que

los valores obtenidos entre 11 y 14 ᵒBrix, reportado por (Avelino, Buenaño, &

Sánchez, 2009; UTEPI, 2006), estos valores pueden variar según la

variedad y madurez de la fruta.


PÉRDIDA DE PESO 4.2.1

En la Tabla 12 se muestran los resultados de la pérdida de peso en el

proceso de DO de cubitos de zanahoria. Al cabo de las dos primeras horas

se registró una mayor pérdida de peso para cada tratamiento.

31

Tabla 12. Pérdida de peso de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente

Tratamiento Jarabe de azúcar-Agua/Jugo

de piña (%) Pérdida de peso (%)

1,2

S1 100/0 26.82 ± 5.37a

S2 75/25 27.69 ± 0.14a

S3 50/50 27.27 ± 2.59a

S4 25/75 26.21 ± 2.19a

S5 0/100 27.47 ± 0.46a

1 Media ± Desviación estándar (n=2).

2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en

los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) ∆P = 2,01529

El tratamiento S2 registró 27.69 ± 0.14 % la mayor pérdida de peso aunque

el análisis de varianza indicó que no existieron diferencias estadísticas

significativas entre los tratamiento de estudio.

Melo (2015), concluyó que a mayor concentración de sólidos solubles del

jarabe y mayor sea el tiempo de inmersión de los trozos de piña, mayor será

la pérdida de peso de la fruta, obtuvo 71.65 % de ∆P en una solución de 70

ᵒBrix durante 5 horas.

Barra (2009), concluyó que la zanahoria en formas cilindricas de 1 cm de

diámtro y 3 mm de espesor, pierde el mayor porcentaje de peso en los 30

primeros minutos en concentraciones de 60 y 70 ᵒBrix durante 6 h a 80 ᵒC, la

pérdida de peso se vuelve más lenta, para luego tender a un equilibrio.

Mientras que (Ramón, 2013) obtuvo pérdidas entre 46.31 y 61.27 % a 35 ᵒC

durante 4 h. en soluciones osmótica de 40 y 60 ᵒBrix.

En el estudio realizado por Bchir et al. (2010), obtuvo 38 % de ∆P, usando

pulpa de “Datefruit” como solución osmótica de 55 ᵒBrix. Concluyó que por el

uso de pulpa de fruta, en diferentes concentraciónes, afectó a la solubilidad,

influenciando directamente a la pérdida de peso.

32

PÉRDIDA DE AGUA 4.2.2

La PA manifiesta la proporción de agua que va desprendiendo del producto

con respecto al tiempo, en la Tabla 13 se observa la cantidad de agua

eliminada en cada tratamiento durante el proceso de DO, demostrando que

el tratamiento S1 con 48.12 ± 4.04 % presentó mayor PA, sin embargo no

presentan diferencias estadísticas significativas.

Tabla 13. Pérdida de agua de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente


de piña (%) Pérdida de agua (%)

1,2

S1 100/0 48.12 ± 4.04a

S2 75/25 42.88 ± 0.32a

S3 50/50 47.40 ± 4.18a

S4 25/75 46.03 ± 3.90a

S5 0/100 46.63±0.03a



los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) PA =1,35652

En el estudio realizado por Ramón (2013), el tratamiento de solución

osmótica de 60 °Brix durante 4 h, presentó mayor pérdida de agua

alcanzando el 70 %. Alvarado (2006), analizó los cambios ocasionados a 35

ºC y concluyó que mientras mayor es la concentración de la solución, el

porcentaje de pérdida de agua a través del tiempo será mayor.

Bchir et al. (2010), en su estudio de DO de semillas de granada en solución

osmótica usando jugo de “date fruit”, obtuvo una pérdida de agua del 43 %,

valor que se asemeja a los valores obtenidos en este estudio.

33

GANANCIA DE SÓLIDOS 4.2.3

En la Tabla 14 se puede observar la ganancia de sólidos solubles en cada

tratamiento, donde S1 con 21.30 ± 1.34 % es el tratamiento con mayor GS,

pero no existieron diferencias estadísticas significativas entre las diferentes

concentraciones de jugo de piña.

Tabla 14. Ganancia de sólidos de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente


de piña (%) Ganancia de sólidos

(%)1,2

S1 100/0 21.30 ± 1.34a

S2 75/25 15.19 ± 0.18a

S3 50/50 20.13 ± 1.60a

S4 25/75 19.82 ± 1.71a

S5 0/100 19.16 ± 0.49a



los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) GS = 0,934588

Durante los 30 primeros minutos de inmersión de los cubitos de zanahoria,

existió una mayor ganancia de SS mientras que las dos horas restantes la

ganancia de SS es más lenta hasta llegar a tener un equilibrio.

Garzón (2014), reportó en su estudio de DO de mashua en SO de sacarosa

y agua en concentraciones de 30, 40 y 50 ᵒBrix, que el porcentaje de

ganancia de sólidos es influenciado por la concentración de sólidos solubles

de la solución osmótica, dependiendo del tamaño de las moléculas, mientras

más baja sea su masa molecular, más se favorecerá su entrada al producto.

En su estudio la mayor ganancia de sólidos fue 10.59 %, en este sentido, la

DO de este estudio duplicó la ganancia de sólidos debido al uso de SO de

jarabe de azuúcar-agua y jugo de piña.

34

Ramón (2013) en su estudio de DO de carambola una solución de 60 ᵒBrix

durante 4 h, obtuvo 30 % de GS, mientras que (Barra, 2009) obtuvo 12 % de

GS en zanahoria DO a menores T, t y concentración.

EFICIENCIA 4.2.4

La eficiencia en el proceso de DO es la relación de pérdida de peso (PA) y

ganancia se sólidos (GS); donde un resultado mayor a la unidad, indica que

es un proceso efectivo. La Tabla 15 muestra la eficiencia de cada

tratamiento de la DO de zanahoria.

Tabla 15. Eficiencia de la deshidratación osmótica


de piña (%) Eficiencia

1,2

S1 100/0 2.27 ± 0.33a

S2 75/25 2.82 ± 0.01a

S3 50/50 2.35 ± 0.02a

S4 25/75 2.32 ± 0.00a

S5 0/100 2.43 ± 0.06a



los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Eficiencia= 0,159797

Los valores detallados indican que todos los tratamientos aplicados fueron

efectivos para el proceso de DO, debido a que sus valores fueron superiores

a la unidad. Siendo los mejores tratamientos el S2 con 2.82 ± 0.01, sin

embargo son estadísticamente iguales.

35

ANÁLISIS QUÍMICO DEL PRODUCTO FINAL 4.3

HUMEDAD 4.3.1

En la Tabla 16 se muestran los diferentes contenidos de humedad al final de

la DO para cada tratamiento, y se observó una disminución significativa de la

misma con respecto a la zanahoria fresca con 87.23 %. El tratamiento S3

presentó el menor contenido de humedad con 33.30 ± 0.14 %, siendo este el

mejor con una concentración de 50 / 50 % (jarabe de azúcar-agua / jugo de

piña).

Tabla 16. Humedad de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente

Tratamiento Jarabe de azúcar-

Agua/Jugo de piña (%) Humedad (%)

1,2

S1 100/0 37.10 ± 0.14b

S2 75/25 34.70 ± 0.14d

S3 50/50 33.30 ± 0.14e

S4 25/75 36.92 ± 0.28c

S5 0/100 38.00 ± 0.28a


2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de las variables

químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Humedad final de DO= 0,148324

El contenido de humedad en el tratamiento S5 con 38.00 ± 0.28 %, presentó

el resultado más cercano con el estudio realizado por Bchir et al. (2010), de

la DO de semillas de granada en jugo de la fruta “datefrut” de Tunez donde

obtuvo una humedad de 49.10 %.

Estudios similares de DO, desarrollado por Flores (2012), a 35 ᵒC con un

jarabe de azúcar de 80 ᵒBrix durante 6 horas, obtuvo un valor de humedad

36

de 34.9 %; así mismo Ramón (2013), obtuvo una humedad comprendida

entre 48.75 y 56.76 %, aplicando diferentes concentraciones de soluto.

En la ficha técnica Cimpa (2013), de la ciruela especifica 32 % de humedad.

Mientras que en el CODEX (1981), de las uvas pasas la humedad es de 31

%.

Tecnológicamente convendría seleccionar los tratamientos S2 y S3 cuyos

contenidos de humedad son los más bajos obtenidos entre 34.70 ± 0.14 % y

33.30 ± 0.14 %. Mientras que los tratamientos S1 con 100 % de azúcar

invertida-agua y S5 con 100 % jugo de piña sus contenidos de humedad

fueron los más altos con 37.10 ± 0.14 % y 38.00 ± 0.28 % respectivamente.

SÓLIDOS SOLUBLES 4.3.2

En la Tabla 17 se muestran el contenido de SS (ᵒBrix) en cada tratamiento.

Tabla 17. Sólidos solubles de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente


Agua/Jugo de piña (%) Sólidos Solubles

(ᵒBrix) 1,2

S1 100/0 36.35 ± 0.07a

S2 75/25 28.88 ± 0.31b

S3 50/50 35.50 ± 2.97ab

S4 25/75 33.53 ± 2.17ab

S5 0/100 34.20 ± 0.75ab



químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Sólidos Solubles= 0,517687

Se observó una ganancia significativa con respecto a la zanahoria fresca

que contiene 5.7 ᵒBrix. El contenido de SS en el tratamiento S1, presentó el

37

valor más alto de 36.35 ± 0.07 ᵒBrix con respecto a los otros tratamientos,

esto se debe a que la solución osmótica contiene 100 % agua, el cual hace

que la solución osmótica sea más soluble, aumentando el intercambio de

agua y solutos.

Garzón (2014), reportó un valor de 26 a 38 ᵒBrix, en la elaboración de

mashua deshidratada osmóticamente, aplicando diferentes concentraciones

y temperaturas, Ramón (2013), reportó un valor de 23.83 a 28.33 ᵒBrix en la

elaboración de carambola aplicando DO en diferentes concentraciones de

solutos.

Convendría seleccionar los tratamientos S1 y S5 cuyos contenidos de SS

son los más altos con 36.35 ± 0.07 y 34.20 ± 0.75 ᵒBrix respectivamente.

Los tratamientos S2, S3 y S4 son estadísticamente iguales, por lo cual se

optó por elegir al tratamiento S3 con 35.50 ± 2.97 ᵒBrix y al S1.

ACTIVIDAD DE AGUA 4.3.3

En la Tabla 18 se muestran el contenido de aw en cada tratamiento.

Tabla 18. aw de los cubitos de zanahoria deshidratados osmóticamente


Agua/Jugo de piña (%) aw

1,2

S1 100/0 0.89 ± 0.01bc

S2 75/25 0.82 ± 0.03c

S3 50/50 0.80 ± 0.01b

S4 25/75 0.74 ± 0.02c

S5 0/100 0.78 ± 0.03c



químicas en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) aw= 0,0148324

38

En el estudio realizado por Bchir et al. (2010), se obtuvo 0.9355 de aw,

utilizando como solución osmodeshidratante el jugo de la fruta “datefrut,

mientras que en los estudios que utilizaban solo jarabe de azúcar, Melo

(2015), obtuvo un valor de aw de 0.57 en un medio de 50 ᵒBrix durante 3 h; y

Barra (2009), en su estudio en diferentes ᵒBrix , T y t, obtuvo 0.54 de aw.

La Norma CODEX STAN 67-1981 establece valores de aw entre 0.75 – 0.8

para UVAS PASAS deshidratadas osmóticamente, por lo cual

tecnológicamente convendría seleccionar los tratamientos S4 y S5 con 0.74

± 0.02 y 0.78 ± 0.03 respectivamente, pero mostraron ser estadísticamente

iguales, siguiéndoles el tratamiento S3 con 0.80 ± 0.01 de aw.

VITAMINA C PRESENTE EN EL PRODUCTO FINAL 4.4

En la Tabla 19 y Anexo 6, se puede observar el contenido de vitamina C en

los mejores tratamientos que fueron evaluados para su aceptabilidad.

Tabla 19. Contenido de vitamina C en el producto final

Tratamiento Vitamina C (mg/100 g)

S1 2.84/100 g

S3 3.03/100 g

Los dos tratamientos presentaron una disminución de su contenido de

vitamina C hasta 2.84/100 g para S1 y 3.03/100 g para S3, esto sucede

debido a la inestabilidad del micronutriente, la composición hidrosoluble, la

aplicación de escaldado y el proceso térmico, hace que se degrade, parte

del ácido ascórbico (Garzón, 2014; Jaramillo, 2015).

39

El tratamiento S3 (50 % jarabe de azúcar-agua / 50 % jugo de piña), fue el

mejor tratamiento de este estudio por tener 3.03 mg/100 g. de vitamina C.

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 4.5

En la Tabla 20 y Anexo 7 se expresan los resultados obtenidos luego del

análisis microbiológico del snack de zanahoria, se evidenció que todos los

resultados están alineados a los límites máximos permisibles de

microorganismos de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTS Nº 071

Calidad Sanitaria e Inocuidad para los alimentos y bebidas de consumo

humano, Perú; frutas y hortalizas desecadas, deshidratadas o liofilizadas.

Tabla 20. Resultados análisis microbiológicos

Análisis Resultados Valores de Referencia

Aerobios mesófilos (ufc/ ml) 35 x 103

----

Coliformes totales (ufc/ ml) 20 x 10 ----

Escherichia coli (ufc/ ml) < 10 50 x 10

Mohos (upm/ ml) <10 10 x 102

Levaduras (upl/ ml) 71 x 10 10 x 10 2

Salmonella (25 g) Ausencia Ausencia

El escaldado, la temperatura y el tiempo de la DO como la de la

deshidratación por aire caliente son factores que contribuyen en el control

del crecimiento microbiano. Según (Sánchez, 2015), la reutilización de la

solución osmótica no afecta a la calidad del producto por ser sometida a

40

temperaturas altas, como también no afecta a la aparición de mohos y

levaduras.


La selección de muestras para la prueba de aceptabilidad se realizó en

función a los puntos óptimos de respuesta de cada variable independiente.

Analizando cada una de las características químicas de cada uno de los

tratamientos, se eligió los tratamientos S1 (100 % jarabe de azúcar-agua / 0

% jugo de piña) y S3 (50 % jarabe de azúcar-agua / 50 % jugo de piña),

como los mejores de este estudio y por su diferencia en el sabor.

Se utilizó letras mayúsculas para diferenciar cada muestra en el programa

estadístico. Siendo A el tratamiento S1 y B el tratamiento S3.

En la Tabla 21 se detallan los resultados obtenidos en el test de escala

hedónica, donde se observó que la muestra B (50 % jarabe de azúcar-agua /

50 % jugo de piña) tiene mayor aceptación, sin embargo no existen

diferencias estadística significativas.

Tabla 21. Resultados del análisis de aceptabilidad sensorial

Tratamiento Código Aceptabilidad1,2 Caracterización

facial

S1 (100 % jarabe de

azúcar-agua / 0 % jugo de piña)

A 3.28±1.31a Ni me gusta ni me

disgusta

S3 (50 % jarabe de

azúcar-agua / 50 % jugo de piña)

B 3.5±1.32a

Me gusta un poco

1Media ± Desviación estándar (n=2).

2 Letras distintas denotan diferencias estadísticamente significativas de la cinética en los diferentes tratamientos. Con una (P˂0,05); (DMS) Aceptabilidad = 0,125762

41

Los promedios de preferencia dado por los panelistas se detallan en la

Figura 12, donde se observó que no existen diferencias significativas; por lo

cual el mejor tratamiento se eligió por el contenido de vitamina C.

Figura 12. Resultados de la aceptabilidad del producto final

a a

0

1

2

3

4

5

A B

Acep

tab

ilid

ad

MUESTRA

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

42

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

Luego de la DO de la zanahoria fresca se redujo la humedad desde

87.23 % hasta 33.3 % en el tratamiento S3 con 50 / 50 % (jarabe de

azúcar-agua / jugo de piña).

Las diferentes concentraciones de jugo de piña en la solución osmótica

produjo la DO de los cubitos de zanahoria, pero no existieron diferencias

significativas en sus indicadores PA, GS y E.

La solubilidad de la solución osmótica disminuyó con el aumento de la

concentración de jugo de piña, formando una pequeña capa sobre los

cubos de zanahoria y disminuyendo el paso de los sólidos solubles al

producto deshidratado osmóticamente de esta manera la GS fue desde

21.30 ± 1.34 % a 19.16 ± 0.49 % para los tratamiento S1 y S5

respectivamente, excepto el S2 cuyo valor registró GS de 19 ± 0.18 %,

debido a factores como Temperatura y de la SO en la deshidratación.

En el análisis químico de los productos luego de la DO, se demostró que

el proceso logró tener un aumento del contenido de sólidos solubles de

36.35 ± 0.07 ᵒBrix y 35.50 ± 2.97 ᵒBrix para el tratamiento S1 y S3

respectivamente con respecto al de la zanahoria fresca con 5.7 ᵒBrix.

Luego de la DO los cubitos de zanahoria amarilla retuvieron 2.48 y 3.03

(mg/100 g) de vitamina C en los tratamiento S1 y S3 respectivamente.

El mejor tratamiento de este estudio resultó el tratamiento S3: 50 / 50 %

(jarabe de azúcar-agua / jugo de piña) en la SO, obteniendo recuentos

microbiológicos de < 10 ufc / ml en recuento de E. Coli; < 10 upm / ml en

43

Mohos; 71 x 10 upl / ml en Levaduras y ausencia de Salmonella, valores

que están dentro de los requisitos de la norma INEN 1529

considerándose un producto apto para el consumo humano.

La aceptabilidad global del producto con 100 % jarabe de azúcar-agua / 0

% jugo de piña y 50 % jarabe azúcar-agua / 50 % jugo de piña, no

presentaron diferencia estadística significativa, ya que los cubitos de

zanahoria de los dos tratamientos fueron del agrado del consumidor, pero

los niños sentían más agrado por los cubitos con sabor a piña.

El proceso de deshidratación por aire caliente es un complemento para la

DO, se usó para disminuir la humedad y la SO de la superficie de los

cubitos de zanahoria que quedan después de la DO.

44

5.2. RECOMENDACIONES

Se recomienda que la DO se realice en un sistema cerrado para evitar

evaporación del agua de la SO.

Realizar un estudio de la vida útil del producto deshidratado en solución

osmótica de jugo de piña.

Realizar un estudio utilizando otras frutas, verduras, tubérculos, etc, para producir más variedades de productos con nuevos sabores agradables.

Estudiar sobre la reutilización de la solución osmótica para el mismo

proceso o para otros usos después de la deshidratación osmótica.

BIBLIOGRAFÍA

45

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ANEXOS

52

ANEXO 1

PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA

Preparación del jarabe de azúcar

Extracción de jugo de piña

Solución osmótica

53

ANEXO 2

PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

Lavado Desinfección Pelado

Corte Escaldado

Deshidratación osmótica

54

ANEXO 3

ANÁLISIS QUÍMICOS

Análisis de aw

Análisis de humedad

Determinación ᵒBx

55

ANEXO 4

PRUEBA DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL

Cartilla para prueba de aceptación

Consumidores

56

ANEXO 5

PLANTILLA DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL

57

ANEXO 6

RESULTADOS DE ANÁLISIS DE VITAMINA C

59

ANEXO 7

RESULTADOS DE ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS

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