Post on 12-Dec-2015
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Por su posición y configuración, el es-
pacio geográfico del Perú es una región de
múltiples matices climáticos. Esta variedad
de ecosistemas—que dicho sea de paso,
representa una ventaja comparativa para la
agricultura y agroindustria peruanas en un
contexto de economía globalizada—
permite cultivar, cosechar y suministrar
productos en contraestación, creando opor-
tunidades de desarrollo de productos agro-
pecuarios con fines de exportación.
Sin embargo, a pesar de contar con di-
cha ventaja, el bajo nivel de articulación
entre los factores productivos vinculados a
la agroindustria hace que muchos de los
productos se pierdan debido a la falta de
soporte tecnológico para su procesamiento
y comercialización. Es inconcebible, por
ejemplo, que muchos productos naturales
permanezcan inadvertidos en sus ambien-
tes o, simplemente, olvidados por falta de
una adecuada difusión de alternativas tec-
nológicas viables.
Por consiguiente, se hace necesario
desarrollar tecnología simple, de bajo cos-
to, para preservar y dar valor agregado a
la variedad de tales productos. Esto va a
permitir al país ingresar al competitivo y
exigente mercado mundial de alimentos.
Por otra parte, una de las principales
causas de pérdida y deterioro de productos
es la cantidad de agua libre presente en los
alimentos. A expensas de este elemento
vital, muchos microorganismos proliferan,
los enzimas catalizan reacciones de degra-
dación, acelerando el deterioro o podre-
dumbre, causando pérdidas económicas
cuantiosas a la industria de alimentos.
La deshidratación es una de las alterna-
tivas de solución al problema del deterioro.
Así los productos secos ofrecen como ven-
taja la fácil manipulación, transporte có-
modo de volúmenes reducidos de produc-
to, abaratando los costos de transporte y
almacenaje y haciendo más fácil los proce-
samientos posteriores. De esta manera se
evitan pérdidas económicas.
La disminución de la actividad de agua
es el requisito fundamental para evitar pér-
Introducción
Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Enero 2010Enero 2010Enero 2010Enero 2010 Volumen 1, nº 1
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Destacados:
• Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).
• Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.
• Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.
• Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.
• Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.
Contenido:
Ósmosis: el principio y conceptos relaciona-
dos
2
Mecanismo de la des-hidratación osmótica
4
Transferencia de masa en DO
5
Cinética y modelos matemáticos en DO
6
Factores que influyen en la DO
8
Tecnología del proce-samiento por DO
11
Procesos postrata-miento a la DO
16
Introducción 1
Técnicas para mejorar la transferencia de
masa
17
Perspectivas futuras de la DO
21
Conclusiones 22
Créditos y agradeci-mientos
23
Referencias bibliográfi-cas
23
Modelo cinético de Azuara y colaboradores
19
Carlos Alberto Suca Apaza
Guido Rene Suca Apaza
h
Solución hipertónica
Membrana semipermeable
Agua
(a)
(b)
La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-
ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-
ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de
su pulpa.su pulpa.su pulpa.su pulpa.
nes o jarabes concentrados de sólidos
solubles, sin cambio de fase y sin consu-
mo intensivo de energía.
Las ventajas de este método son:
evita que el producto pierda aroma u
otros compuestos susceptibles al calor,
evita reacciones de oxidación o pardea-
miento debido a la ausencia de oxígeno
en el jarabe; y es una tecnología de baja
inversión inicial en equipos. Sin embar-
go, la desventaja es que no puede apli-
carse a todos los productos. En este as-
pecto, la deshidratación osmótica es
muy selectiva.
Las frutas que presentan mejores
cualidades para el procesamiento con
DO son: piña, mango, fresas, guayaba,
papaya, melón, carambola y kiwi. Entre
los vegetales más usados están las za-
nahorias, cebollas, nabos y pimientos.
Algunos tejidos musculares de animales
y pescados también se someten a este
proceso, fundamentalmente para salazo-
narlos o curarlos con sales de nitrito. En
este caso de las carnes, los paquetes
musculares se sumergen en una solución
salina o ésta se inyecta dentro de los
músculos con ayuda de jeringas diseña-
das para este fin.
En los sistemas biológicos—desde
los más simples hasta los más comple-
jos—hay un fenómeno de difusión de
agua a través de membranas de las célu-
las que conforman dichos sistemas. Este
proceso es de tal importancia para la
supervivencia de los seres vivos que se
le ha reservado un nombre exclusivo:
ósmosis. Este fenómeno es el principio
en el que se fundamenta la deshidrata-
ción osmótica.
La ósmosis es el flujo neto de agua a
través de una membrana semipermeable,
inducida por una diferencia de concen-
traciones de soluto. Una membrana se-
mipermeable permite el paso de agua y
didas poscosecha en los alimentos; y
puede hacerse a través de los siguientes
métodos de secado: solar, al sol, deshi-
dratado con aire caliente, atomización,
liofilización, secado en microondas, en-
tre otros.
Algunos de estos métodos tradiciona-
les de secado, no obstante, desmejoran
en muchos casos la calidad de los ali-
mentos. Por ejemplo, la deshidratación
convencional puede provocar oscureci-
miento en los productos y una textura
coriácea, además de volverlos insípidos
y disminuir su valor nutricional. Otros,
como la liofilización, son poco viables,
ya que los equipos utilizados son muy
costosos y consumen energía intensiva-
mente. El cambio de fase (congelación o
vaporización), que es el fenómeno utili-
zado en algunos métodos como princi-
pio de secado, insume mucha energía,
haciendo poco viable la adopción de
dichas tecnologías.
Recientemente se ha añadido a este
abanico de métodos de secado, el proce-
so de deshidratación osmótica (DO). La
deshidratación osmótica es un método
isotérmico de remoción parcial de agua
por inmersión del alimento en solucio-
Ósmosis: el principio y conceptos relacionados
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1
Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de
presión osmótica.presión osmótica.presión osmótica.presión osmótica.
Página 2
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2
Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de
las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos
tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución
hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua,
b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-
cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-
ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de
agua. agua. agua. agua.
Solución hipotónica
Solución hipertónica Solución
isotónica
Entra agua en el cubo
No hay flujo de agua
Expansión Equilibrio
Sale agua del cubo
Retracción
Cubito de alimento
(a) (b) (c)
otras sustancias de bajo peso molecular
(e.g., sal), mientras que retiene a las de
alto peso molecular, como el azúcar.
Sea el sistema mostrado en la Figura
1a. El extremo inferior de un tubo de
vidrio se ha cerrado con una membrana
semipermeable, y se ha añadido un volu-
men determinado de solución altamente
concentrada. Luego, el tubo es colocado
en un recipiente más grande que contie-
ne solvente puro (en este caso agua).
Debido a la diferencia de concentracio-
nes, el agua se difundirá a través de la
membrana y ascenderá por el tubo, hasta
alcanzar un estado de equilibrio dinámi-
co. La altura h (diferencia entre la altura
inicial y la altura alcanzada en el equili-
brio) mostrada en la Figura 1b es pro-
porcional al nivel de concentración ini-
cial de la solución contenida dentro del
tubo.
Este equilibrio se alcanza debido a
que la solución concentrada contenida
dentro del tubo se diluye progresiva-
mente como consecuencia del paso de
agua a través de la membrana. Esto hace
que la fuerza osmótica de la solución se
iguale con la del solvente puro, desapa-
reciendo la diferencia de concentracio-
nes que inducía el paso de agua al inte-
rior del tubo. Como resultado, la altura h
se estabiliza y no asciende más.
El equilibrio dinámico se refiere a
que el agua continúa entrando y saliendo
del tubo a través de la membrana, con la
diferencia que antes lo hacía en mayor
proporción hacia el lado de mayor con-
centración.
Presión osmótica es la presión ejer-
cida por la altura de agua (h) de la Figu-
ra 1b. En otras palabras, la presión os-
mótica es la presión necesaria para re-
vertir el proceso de ósmosis presentado
en la Figura 1, y volver a las condicio-
nes iniciales.
Solución hipotónica es aquella que
tiene una baja concentración de sólidos
con referencia al producto a deshidratar.
Para ver su efecto sobre el alimento,
veamos la Figura 2.
Solución isotónica es aquella que
tiene una concentración de sólidos igual
a la del producto; por lo tanto, no existe
ósmosis o difusión de agua.
Solución hipertónica es la que tiene
una mayor concentración de soluto de-
terminado en relación al producto a ser
deshidratado, y es el usado en la DO.
Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que
son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de
DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-
cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.
“La deshidratación
osmótica es un
método isotérmico de
remoción parcial de
agua por inmersión
del alimento en
soluciones o jarabes
concentrados de
sólidos solubles, sin
cambio de fase y sin
consumo intensivo de
energía”
Volumen 1, nº 1
Página 3
1
0 0
M/Mo
D1 D2 D3
1 0
∆x
Distancia relativa
Células desintegradas
Células en transición
Células intactas
Zp
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3
Mecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. Zpppp y M/My M/My M/My M/M0000 son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración
celular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. D1111, D, D, D, D2222, y D, y D, y D, y D3333 son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del
agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-
do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. ∆∆∆∆x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil
(Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS,
Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer,
2002).2002).2002).2002).
La deshidratación osmótica se basa
en la ósmosis para remover agua del
alimento. Esta remoción se da general-
mente por difusión. La difusión de agua
u otros fluidos o gases a través de siste-
mas no biológicos homogéneos es fácil
de describir y modelar matemáticamen-
te. La complejidad se da cuando el me-
dio en el que el agua se difunde es muy
heterogéneo y presenta cambios durante
el desarrollo de la difusión. Los alimen-
tos son sistemas biológicos heterogé-
neos, por lo tanto el curso que sigue el
agua durante la difusión y la velocidad
de deshidratación son muy variables y
dependen de la constitución del tejido y
de la disposición celular de la estructura
del alimento.
En la década de 1980, la mayoría de
las investigaciones relacionadas con la
deshidratación osmótica no consideraba
la naturaleza variable del tejido del ali-
mento en el modelado matemático de la
DO. No obstante, a partir de 1998, se
hacen profusos estudios sobre la deshi-
dratación osmótica con inclusión de mu-
chas variables relacionadas principal-
mente a la estructura microscópica y sus
efectos en la dimensión hedónico-
sensorial.
Rastogi y colaboradores (2002) desa-
rrollaron un modelo (Figura 3) que des-
cribe los cambios que ocurren en un sis-
tema alimentario durante la deshidrata-
ción osmótica.
Se propone que el frente de deshidra-
tación (∆x) se desplaza durante el proce-
so hacia el centro del alimento. El paso
Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son
sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino
para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su
procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.
Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas
a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un
proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica.
La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-
tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de
carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por
el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su
pulpa.pulpa.pulpa.pulpa.
“Los alimentos son
estructuras celulares
heterogéneas y
complejas, lo que
hace difícil modelar
la transferencia de
masa que ocurre en la
deshidratación por
DO”
Mecanismo de la deshidratación osmótica
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Página 4
de este frente a través del alimento pro-
voca una desintegración celular en la
región deshidratada. El agua es transpor-
tada a través de tres regiones definidas y
con características propias y distintas. El
agua se difunde desde el centro del ma-
terial hacia el frente de deshidratación,
luego hay difusión a través del frente y,
finalmente, difusión de agua en la sec-
ción del material tratado osmóticamente.
En principio, el agua se difunde de la
capa exterior de la muestra hacia el me-
dio osmótico. Esto genera una presión
osmótica en la superficie del alimento,
la cual tiende hacia un valor crítico. Una
vez alcanzado dicho valor, la membrana
celular se rompe y la célula se encoge.
Como consecuencia, hay una reducción
desmesurada en la proporción de células
intactas, lo cual se ve reflejado en un
incremento del índice de permeabiliza-
ción (Zp). En otras palabras, Zp es un
parámetro integral que indica la reduc-
ción relativa de células intactas.
Al proseguir con la deshidratación
osmótica, el frente de deshidratación ∆x
continúa desplazándose hacia el centro
del alimento. La característica principal
de este frente es que el proceso de deshi-
dratación que se da ahí es muy rápido
debido a la presión osmótica ejercida
por la concentración de la solución.
En la región central del alimento, las
células del tejido alimentario están in-
tactas. El coeficiente de difusión de agua
(D1) en esta región es mucho menor que
en las otras regiones; es decir que
D1<<D3<<D1. En la Figura 3 también
están representados los perfiles del índi-
ce de desintegración celular (Zp) y el
contenido relativo de humedad del pro-
ducto (M/M0). Este modelo es quizá el
mejor planteamiento del mecanismo de
deshidratación osmótica a nivel celular
en medios heterogéneos como los ali-
mentos de origen vegetal.
Hasta aquí sabemos que la deshidra-
tación osmótica es un proceso de remo-
ción parcial de agua por contacto directo
del alimento con un medio hipertónico.
También sabemos que esta remoción se
basa en el fenómeno natural no destruc-
tivo de la ósmosis, a través de las mem-
branas celulares. Sin embargo, no hemos
mencionado aún sobre los flujos de ma-
teria que ocurren durante el proceso.
Existen dos flujos de transferencia de
masa muy importantes que están involu-
crados en la deshidratación osmótica. El
primero es el movimiento de agua desde
el alimento hacia el medio y, el segundo,
es el flujo de soluto del medio hacia el
tejido alimentario. Entonces, la deshi-
dratación osmótica es un proceso de
transferencia de masa por contradifusión
molecular; es decir, la difusión de agua
está acompañada por una simultánea
difusión, en sentido contrario, de solutos
de la solución al tejido (Figura 4).
A través del control de la concentra-
ción de la solución y del peso molecular
del soluto se puede inducir tanto a una
deshidratación osmótica como a una
impregnación por inmersión
Volumen 1, nº 1
“...La deshidratación
osmótica es un
proceso de remoción
parcial de agua por
contacto directo del
alimento con un
medio hipertónico.”
Transferencia de masa en DO
Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-
raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-
pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar
productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-
ción osmótica.ción osmótica.ción osmótica.ción osmótica.
Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-
mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente
calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-
tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es
adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por
DO.DO.DO.DO.
Página 5
Figura 4Figura 4Figura 4Figura 4
Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en
un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una
solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con
permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-
nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-
tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-
fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).
Material celular Solución osmótica
Agua y sólidos naturales
Gas
Solutos osmóticos
Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-
dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta
tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-
dades refrescantes.dades refrescantes.dades refrescantes.dades refrescantes.
(hinchamiento). Usando altas concentra-
ciones de soluto (generalmente de 50% a
80%), el agua sale del alimento hacia el
medio osmótico; es decir se logra una
deshidratación. Junto con el agua, algu-
nos solutos naturales tales como ácidos
orgánicos, azúcares reductores, minera-
les, pigmentos, entre otros, pueden tam-
bién fluir desde el tejido vegetal hacia la
solución (Figura 4).
La mayor tasa de transferencia de
agua, desde el tejido hacia el medio,
ocurre hasta las dos a tres primeras ho-
ras de inmersión (Figura 5). Después, la
diferencia en el contenido de agua entre
el producto y la solución osmótica tien-
de a cero, hasta que eventualmente al-
canza un estado de equilibrio dinámico
de transferencia molecular. En las últi-
mas etapas del proceso, la ganancia de
sólidos, no obstante, continúa debido a
que el gradiente de concentración es
todavía muy alto.
Se podría decir que ocurre lo contra-
rio cuando el alimento se sumerge en
una solución de baja concentración
(hipotónica). En este caso, la ganancia
de sólidos por parte del alimento es ma-
yor en comparación al desalojo de agua
del producto.
La cinética de la deshidratación os-
mótica se describe generalmente a través
de los siguientes términos: pérdida de
agua (WL), ganancia de sólidos (SG) y
reducción de peso (ML).
En materiales porosos, como los teji-
dos de diversos alimentos, las cavidades
de gas, paredes celulares y espacios inter
y extracelulares pueden influir en la ci-
nética del transporte de masas. En estas
estructuras heterogéneas, el agua puede
ser transportada simultáneamente por
difusión molecular, difusión líquida,
difusión de vapor (a través de flujo de
gas), flujo hidrodinámico, transporte
capilar y difusión superficial. Frecuente-
mente, ocurre transporte de agua por
combinación de estos mecanismos debi-
do a la mencionada complejidad de la
estructura del tejido. Entonces, la cinéti-
ca de la transferencia de masa depende
de la estructura tisular del alimento así
como de los parámetros de proceso.
En alimentos como frutas, verduras,
pescado y carne, el contenido de agua, la
madurez de la célula, estructura del teji-
do, la porosidad, y la geometría de las
piezas inmersas en solución osmodeshi-
dratante influyen sobre la velocidad de
pérdida de agua, ganancia de sólidos y
pérdida de peso.
Con el fin de optimizar el proceso de
DO tenemos que desarrollar y utilizar
expresiones cinéticas que reflejen ade-
cuadamente los procesos de transferen-
cia de masa existentes. Esto puede ha-
cerse a varios niveles de detalle. Por
ejemplo, puede desarrollarse cada uno
de los mecanismos de transferencia de
masa que existen dentro de la célula y
luego escribir el conjunto global de
ecuaciones que las describen. Dicho mo-
delo, más bien, sería demasiado detalla-
do para propósitos tecnológicos, aunque
“La cinética de la
deshidratación se
describe a través de:
pérdida de agua,
ganancia de sólidos y
reducción de peso”
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Cinética y modelos matemáticos en DO
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40
50
60
70
0 30 60 90 120 150 180
WL, SG (%)
Tiempo (min)
WL (%)
SG(%)
Figura 5Figura 5Figura 5Figura 5
Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de
soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso
de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica
(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT————
Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH
Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica
de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).
El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-
ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es
muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como
fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada
mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.
desde luego puede ser de interés para los
científicos de alimentos. Por el contra-
rio, un mecanismo menos detallado pue-
de ayudarnos a describir el fenómeno de
deshidratación.
Las investigaciones avocadas a desa-
rrollar modelos para describir la deshi-
dratación por ósmosis, han seguido una
de dos corrientes. La primera es una
aproximación macroscópica, donde se
asume que el tejido es homogéneo y por
consiguiente, el modelamiento es el re-
sultado de una suma acumulada de las
propiedades individuales de las células.
El segundo, en cambio, reconoce la he-
terogeneidad del tejido y se basa en la
microestructura celular.
Los modelos macroscópicos existen-
tes generalmente están basados en el
modelo de Fick para estado no estacio-
nario:
La solución a esta ecuación diferen-
cial incluye soluciones analíticas, numé-
ricas y gráficas. Además, para aplicar
los modelos macroscópicos, es necesario
mantener constante la concentración de
la solución o tener un volumen fijo de la
misma; condiciones que son difíciles de
alcanzar o mantener en la práctica a ni-
vel de planta.
La mayor limitación de estos mode-
los es que los coeficientes de transporte
que se obtienen son globales. Esto no
permite disociar las contribuciones indi-
viduales de cada fenómeno de transfe-
rencia de masa ni tomar en cuenta las
probables interacciones entre los flujos
de agua y sólidos.
Los modelos microscópicos, por su
parte, han encontrado gran desarrollo
debido a que la estructura celular juega
un papel importantísimo en los mecanis-
mos de transporte. El modelamiento mi-
croscópico es muy desafiante ya que
intenta tomar en cuenta los cambios in-
ternos que se dan a lugar cuando el solu-
to penetra al tejido alimentario. En estos
modelos se han tomado en cuenta las
propiedades del material como la difusi-
vidad, turtuosidad y porosidad; así como
las propiedades de la solución, tales co-
mo la viscosidad, difusividad y densi-
dad. También se han considerado las
condiciones de procesamiento
(temperatura y forma de la muestra).
A pesar de los esfuerzos puestos por
investigadores en desarrollar modelos
matemáticos para la deshidratación os-
mótica, el desarrollo de un modelo que
permita describir matemáticamente el
proceso completo está aún lejos de ser
alcanzado; debido a la complejidad y la
cantidad de variables participantes en la
deshidratación osmótica.
z
CD
z
C ii
i
∂∂
∂∂
=∂∂
θ
Volumen 1, nº 1
Página 7
La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una
característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para
llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-
tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.
En las últimas décadas, se han estu-
diado exhaustiva y extensivamente los
factores que afectan al proceso de deshi-
dratación osmótica.
La comprensión del efecto de los
factores sobre la DO es muy importante.
No todos los alimentos responden igual-
mente a las condiciones de procesamien-
to. Por ello, un conocimiento completo
de dichos factores nos ayudará a expli-
car, por ejemplo, la cinética de deshidra-
tación que vimos en la sección anterior;
así como la distribución de la ganancia
de sólidos. La intensidad de la DO vie-
ne, por tanto, determinada decisivamen-
te por los factores que detallaremos a
continuación.
Los factores que influyen en la DO
se pueden clasificar en: a) factores in-
trínsecos y b) factores extrínsecos. Los
factores intrínsecos son las característi-
cas físicas, químicas y bioquímicas pro-
pias del alimento, mientras que los fac-
tores extrínsecos son externos a la natu-
raleza del alimento; tienen que ver, más
bien, con las características del medio,
es decir, de la solución y de los paráme-
tros del proceso.
Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos.
Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-
mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor
eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.
“No todos los
alimentos responden
igualmente a las
condiciones de
procesamiento”
Factores que influyen en la DO
Factores intrínsecos
Los factores intrínsecos que más
afectan a la DO son: la naturaleza del
alimento y, sólo en algunos casos, el
tamaño y forma del alimento.
Naturaleza del alimento
Los alimentos son derivados de orga-
nismos vivos, que están compuestos de
células. La estructura de estas células es
uno de los contribuyentes de la caracte-
rística textural de los alimentos. Por
ejemplo, la dureza de la pulpa de za-
nahoria es una característica esencial
para llevar a cabo un proceso óptimo de
deshidratación osmótica.
La variabilidad observada en los ali-
mentos está relacionada principalmente
con la compactación del tejido, conteni-
do inicial de sólidos solubles e insolu-
bles, espacios intercelulares, presencia
de gas, relación entre las diferentes frac-
ciones de pectina (pectina hidrosoluble y
protopectina) y nivel de gelificación de
la pectina.
Por ejemplo, la compactación está
directamente relacionada con la densidad
aparente de los alimentos y ésta, a su
vez, tiene que ver con la porosidad. En
algunos estudios se ha demostrado que
una mayor porosidad del tejido, aumenta
la velocidad de transferencia de masa;
por lo tanto, el proceso de DO toma me-
nos tiempo.
Tamaño y forma
Para los casos de fresas, moras u
otros frutos de igual apariencia, el redu-
cido tamaño y la forma son fundamenta-
les para una adecuada velocidad de des-
hidratación, ya que hay un área mayor
expuesta al medio osmótico por unidad
de peso de alimento. En este caso, los
frutos se procesan enteros, pues no nece-
sitan mayor reducción de tamaño.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Página 8
Figura 6Figura 6Figura 6Figura 6
Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-
ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food
Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic
dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 20 40 60 80 100
WL (%)
Tiempo (min)
28ºC 43ºC 58ºC
Dentro de los factores extrínsecos
que más influyen en el proceso de DO
podemos citar a los siguientes: tempera-
tura, tiempo de proceso, relación solu-
ción osmótica:alimento, agitación duran-
te el proceso, tamaño y forma del ali-
mento y tipo de soluto osmótico.
Temperatura
Como en la mayoría de los procesos
de deshidratación, la temperatura es un
factor importante en la DO. En la Figura
6 podemos ver que, los procesos de DO
a mayores temperaturas generalmente
promueven una pérdida de agua mucho
más rápida que los conducidos a bajas
temperaturas. Esto se debe a que la tem-
peratura disminuye la viscosidad de la
solución osmótica y ello promueve que
ésta fluya con menos dificultad dentro
de la heterogénea conformación del teji-
do alimentario.
Sin embargo, la aplicación de tempe-
raturas por encima de 60ºC puede indu-
cir a daños contra la integridad del tejido
alimentario. Además, las elevadas tem-
peraturas pueden causar pardeamiento
interno y ocasionar pérdidas de com-
puestos termolábiles (i.e., vitaminas,
compuestos aromáticos, entre otros).
Algunos parámetros de temperatura usa-
dos son: temperatura ambiente, 25, 30,
40ºC
Tiempo de proceso
La pérdida de agua y ganancia de
sólidos es mayor durante las primeras
horas del proceso. Luego, disminuye
drásticamente como consecuencia de la
progresiva disminución de la presión
osmótica.
En realidad, el tiempo de proceso
está en función de las condiciones de
deshidratación y de las características
del alimento.
Relación solución:alimento
La relación solución osmóti-
ca:alimento expresa la cantidad de solu-
ción requerida por unidad de peso del
alimento a procesar.
Este factor es importante en el proce-
so de DO. Cuando se sumerge el ali-
mento en la solución, éste va perdiendo
agua de manera progresiva y a una velo-
cidad directamente proporcional al nivel
de concentración de la solución. El agua,
por tanto, diluye la solución osmótica a
la misma velocidad con que fluye desde
el alimento. Esto provoca un descenso
muy pronunciado de la fuerza osmótica
Factores extrínsecos
Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa
apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes
materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-
tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.
Volumen 1, nº 1
Página 9
y, a causa de ello, el proceso de DO se
dilata, creando pérdidas en la productivi-
dad y rentabilidad del proceso.
Una forma de mantener constante la
concentración de la solución osmótica,
es utilizando soluciones osmóticas en
exceso en comparación con el alimento
a deshidratar; o sea, utilizar relaciones
altas de solución:alimento, del orden de
5:1. Si bien esta medida es viable a nivel
de laboratorio y planta piloto, a nivel
industrial en cambio, significaría una
sobredimensión de equipos de planta.
Se han llevado a cabo estudios donde
la solución es recirculada y reconcentra-
da por evaporación, tal como lo veremos
más adelante. A pesar de las dificultades
señaladas, la relación solución osmóti-
ca:alimento está generalmente en el ran-
go de 2:1 a 4:1.
Agitación en el proceso
La agitación es una operación física
que hace a la solución más uniforme,
eliminando gradientes de concentración,
temperatura y otras propiedades. Los
trabajos de investigación han mostrado
que con la agitación se obtienen valores
de coeficientes de transferencia de masa
mucho mayores. La agitación influye en
la pérdida de peso del producto, a la vez
se asegura que las soluciones concentra-
das sean renovadas en la vecindad del
alimento, cuando éste está sumergido en
el viscoso fluido osmodeshidratante.
El nivel de agitación va desde 80 a
120 rpm. La configuración del rodete y
la velocidad de agitación no deben dañar
el tejido alimentario.
Tamaño y forma
Si introdujéramos los alimentos en
forma entera, no lograríamos el producto
con las características deseadas. Por
ello, se deben reducir de tamaño. Sabe-
mos que cuanto mayor es el área super-
ficial con respecto al volumen, mayor
será el área de contacto con la solución,
por consiguiente, mayor será la veloci-
dad de deshidratación.
Para mejores resultados, también es
necesario que las unidades trozadas de
alimento sean de la misma geometría y
del mismo tamaño. La Tabla 1 muestra
algunas formas en las que se pueden
reducir de tamaño diversos alimentos.
Alimento Geometría Ejemplificación
Piña, melón, papa-ya
Cubos
Bayas, frambuesas, fresas, moras, gro-sellas, ciruelas, duraznos.
Enteras o mitades.
Pera, manzana, kiwi, pomelo, man-go, piña, papaya, plátano, carambola
Rodajas, cu-bos.
Manzana, piña Cubos, tiras.
Cebollas, pimientos Cubitos
Patatas, camote Rodajas, ti-ras, cubos
Carnes rojas Paquetes musculares, filetes
Carnes de pescado Tiras, filete
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1
Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de
tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-
tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.
El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas
propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por
ósmosis.ósmosis.ósmosis.ósmosis.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Página 10
Tipo de agente osmótico
La correcta elección del soluto osmó-
tico depende de diversos factores. La
calidad organoléptica del producto final
es considerada como uno de los factores
influyentes más importantes. Otro crite-
rio a tomar en cuenta es el costo del so-
luto y el grado con que deprimen la acti-
vidad de agua. También hay que consi-
derar el grado de solubilidad del soluto
en agua.
Los solutos más usados, debido a su
disponibilidad y bajo costo, son la sal y
el azúcar. Sin embargo, se pueden usar
solutos que sean miscibles en agua, tales
como la dextrosa, jarabes de almidón,
etanol y polioles.
Según el fin que se persiga, se puede
usar una combinación de estos solutos.
La Tabla 2 muestra las características de
los solutos osmóticos comúnmente utili-
zados en DO.
Por otro lado, se suelen agregar fre-
cuentemente algunos aditivos con el
propósito de mejorar la calidad del pro-
ducto y evitar reacciones de degradación
indeseables. Las características de estos
aditivos se muestran en la Tabla 3.
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2
Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.
Nombre Usos Ventajas
Cloruro de sodio Carnes y verduras Alta capacidad de depresión de la actividad de agua
Sacarosa Frutas principalmente Reduce pardeamientos y aumenta retención de volátiles
Lactosa Frutas principalmente Sustitución parcial de sacarosa
Glicerol Frutas y verduras Mejora la textura
Combinación Frutas, verduras y carnes Características sensoriales ajustadas, combina la alta capacidad de depresión de la actividad de agua de las sales con alta capacidad de elimina-ción de agua del azúcar.
Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-
co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.
Reproducido de Deshidratación de Alimentos, Barbosa-Cánovas GV, Vega-Mercado H, Deshidratación osmótica, 2000.
Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido
etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un
agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-
mitido.mitido.mitido.mitido.
El diagrama de flujo de la Figura 7
muestra en forma detallada las etapas de
preparación y/o acondicionamiento con-
templadas en el flujograma general pre-
sentado en la Figura 8.
La Figura 9 ilustra las etapas de un
proceso de DO a nivel industrial. Con
fines de ejemplificación, vamos a seguir
el proceso de preparación de melones
para deshidratación osmótica. Comenza-
remos describiendo las operaciones del
flujograma de la Figura 7.
Selección / clasificación
A través de una inspección visual y
táctil, se seleccionan las frutas que pre-
senten una textura y turgencia adecua-
Volumen 1, nº 1
“Las frutas y
vegetales
deshidratados por
ósmosis están
considerados como
alimentos
mínimamente
procesados”
Tecnología del procesamiento por DO
Página 11
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3
Características y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmótica....
Compuesto Nomenclatura Código Función Mecanismo de acción
4-Hexilresorcinol 4-HR E-586 Agente de retención de color y antioxidante Inhibición directa del enzima
Ácido ascórbico y su sal sódica
AA, NaA E-300 Antioxidantes Reducen o-quinonas a difenoles incolo-ros de baja reactividad
Ácido isoascórbico (ácido eritórbico) y su sal sódica
ER, NaE E-315 Antioxidante Baja reactividad
Ácido etilendiaminotetra-acético
EDTA E-386 Antioxidante, conservante sinérgico y se-cuestrante
Quelante del centro activo Cu++
Propionato cálcico ——- E-282 Conservador Antimicrobiano de superficie (antimoho)
Cloruro de calcio CaCl2 E-509 Agente de firmeza, regulador de acidez
Formación de pectatos de calcio insolu-bles Lactato de calcio LC E-327
Ácido cítrico AC E-330 Antioxidante (sólo ácido cítrico), regulador de acidez y secuestrante
Acidulantes del medio y secuestradores de iones metálicos (Cu++)
Ácido oxálico AO ——-
L-cisteína L-cistina
——- ——-
——- ——-
Antioxidantes Reduce o-quinonas a difenoles de baja coloración
Ácido tartárico ——- E-334 Antioxidante sinérgico, regulador de acidez y secuestrante
Acidulante del medio
Sorbato de potasio KS E-202 Conservantes
Benzoato de sodio ——- E-211 Antimicrobianos (fungicidas)
Reproducido de Alimentación Equipos y Tecnología, Chiralt A, Pérez L, Gonzáles-Martínez, Chafer M Calidad de frutas mínimamente procesadas. Control y preven-
ción del pardeamiento enzimático, 2003.
Figura 7Figura 7Figura 7Figura 7
Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o
acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de
deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.
SELECCIÓN CLASIFICACIÓN
LAVADO
SANITIZACIÓN
CORTADO
DESPEPITADO
PELADO
TROZADO
Alimento
Alimento preparado para DO
ESCALDADO
Deshidratación Osmótica de Alimentos
das, con un índice de madurez óptimo
como para soportar el proceso. La selec-
ción es una etapa muy importante. Pre-
viene que se procesen frutos de mala
calidad y evita la proliferación y conta-
minación microbianas. Si no se toma en
serio esta etapa, se obtendrán productos
de pésima calidad; de ahí su importan-
cia.
Lavado
El lavado se puede hacer en forma
manual o mecánica. Para el primer caso,
se hace uso de escobillas con cerdas que
no maltraten la superficie de los frutos.
Se realiza con abundante agua potable a
fin de eliminar la suciedad y otras sus-
tancias extrañas. El lavado se puede ha-
cer de manera tradicional en tinas o tan-
ques (Figura 9), o también de la manera
como se observa en la Figura 10.
Sanitización
La sanitización tiene por finalidad la
eliminación de microorganismos conta-
minantes que persisten aún después del
lavado. Para ello, los frutos se sumergen
en una solución clorada (50 ppm) por 15
min (Figuras 11 y 12a) y agitando sua-
vemente. Luego se sumerge nuevamente
en agua para eliminar residuos de cloro.
Cortado
Algunos frutos pueden ser difíciles
de pelar debido a su tamaño. Por ello es
conveniente reducirlo a un tamaño más
manejable. Para ese fin, se quitan los
Página 12
PREPARACIÓN Y/O ACONDICIONAMIENTO
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
EXTRACCIÓN / DRENADO / ENJUAGUE
SECADO CONGELACION FRITURA
LIOFILIZACIÓN
ENVASADO (vacío)
ENVASADO
ALMACENAMIENTO
DISTRIBUCION
Alimento
Alimento osmodeshidratado
EVAPORACION
Solución diluída
Solución Osmodeshidratante
reconcentrada
Soluto Osmodeshidratante
Figura 8Figura 8Figura 8Figura 8
Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.
Volumen 1, nº 1
extremos (Figuras 12b y 12c) y luego se
realiza un corte transversal con ayuda de
un cuchillo previamente desinfectado.
La Figura 12c muestra la operación res-
pectiva.
Despepitado
En esta etapa se eliminan las pepas o
semillas, pues éstas, en la mayoría de los
casos, confieren sabores desagradables y
desmejoran la presentación del producto
final. El despepitado puede ser manual o
mecánico. El despepitado manual se
puede realizar con una cuchara u otro
instrumento previamente desinfectado
(Figura 12e).
Pelado
La cáscara es una corteza impermea-
ble, es decir, no permite el paso de solu-
ción osmótica; por esa razón, es despo-
jada a todos los alimentos que vayan a
someterse a DO, inclusive a aquéllos
que poseen una cáscara delgada como
Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno
de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de
agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por
efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-
ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto.
Página 13
Melones Agua Cloro
SELECCIÓN CLASIFICACIÓN
LAVADO SANITIZACIÓN
PELADO / CORTADO DESPEPITADO
Aguas servi-das a trata-
miento
Cáscaras
Pepas
LAVADO ESCALDADO
Vapor
Agua fría sanitizada
DESHIDRATACIÓN OSMOTICA
Filtro prensa
Bomba
Evaporador
Tanque de mezclado
con agitador para la
solución osmótica
Bomba
Rotámetro
Tanque de deshidratación osmótica con
camisa de vapor
Vapor
Vapor
Condensado
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE SOLUCIÓN OSMÓTICA
ESCURRIDO/ENJUAGUE/DRENADO
A postratamiento
Escurridor por vibración
ENJUAGUE
Fruta no apta (malograda, deteriorada)
Agua desinfectada
Condensado
Solución osmótica reconcentrada
Soluto osmodeshi-
dratante (sacarosa)
Vapor reciclable
Figura 9Figura 9Figura 9Figura 9
Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.
Figura 10Figura 10Figura 10Figura 10
Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro
de agua potable.de agua potable.de agua potable.de agua potable.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
los tomates.
El pelado puede ser manual (Figura
12f), mecanizado, químico y por escal-
dado. El pelado químico consiste en su-
mergir el alimento en una solución de
soda caústica (0.5—3.0%) por 10 a 70 s
dependiendo del alimento. Luego se
neutraliza la soda cáustica residual que
se encuentra en la superficie del alimen-
to. Para ello, se introduce el alimento en
agua ácida (pH 2.5). Por cada kilogramo
de producto se necesitará 1 L de agua
acidulada.
El escaldado consiste en sumergir el
alimento en agua hirviente o en vapor de
agua, por un periodo de tiempo que os-
cila generalmente de 30 s a 120 s. Asi-
mismo, se debe cuidar que el tiempo de
escaldado no sea muy prolongado ya
que puede dañar de sobremanera el teji-
do alimentario.
Trozado
El trozado es una de las etapas im-
portantes en la preparación del alimento.
Las muestras deben ser trozadas de un
tamaño y geometría homogéneos, pues
de la uniformidad dependerá, en última
instancia, la calidad final del producto.
Para el caso de los melones, por
ejemplo, el trozado se puede hacer en
Página 14
Figura 12Figura 12Figura 12Figura 12
Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-
ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.
(a)
(b)
(c) (d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Figura 11Figura 11Figura 11Figura 11
Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-
da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales.
Volumen 1, nº 1
forma de cubos, tal como se muestra en
la Figura 12h. Sin embargo, no quiere
decir que sea la única forma aplicable, al
menos, al melón. La elección de la for-
ma dependerá de la presentación final
que se quiera dar al producto (véase la
Tabla 1 para mayores ejemplos).
Escaldado
Solamente los alimentos que no han
sido pelados por medio de este método,
se someten a esta operación. Esta vez, la
finalidad del escaldado es permeabilizar
las membranas de las células que con-
forman cada trozo de tejido.
Los trozos de alimento son homogé-
neamente distribuidos en bandejas, las
mismas que se hacen pasar dentro de un
túnel saturado con vapor caliente (85 a
100ºC). Una representación esquemática
de esta operación se presenta en la Figu-
ra 9. El tiempo de escaldado, al igual
que la vez anterior, es mínimo (30 a 120
s). Una vez escaldado, el alimento está
listo para ser enviado a los tanques de
deshidratación osmótica.
Antes de continuar con la siguiente
etapa que es la deshidratación osmótica,
haremos una breve descripción de los
pasos necesarios para preparar la solu-
ción osmodeshidratante.
Una vez elegido el soluto, éste debe-
rá ser disuelto en un recipiente o tanque.
La concentración de soluto y la cantidad
de solución osmodeshidratante están en
función a la cantidad de alimento a pro-
cesar. Los valores típicos de concentra-
ción están en el rango de 30 a 80ºBrix
para la sacarosa, y de 2 a 20% para la sal
(NaCl). Por otro lado, la proporción ali-
mento:solución suele estar generalmente
en el rango de 1:1 a 1:5.
Ya estando el soluto completamente
disuelto en agua, se procede a pasteuri-
zar la solución obtenida. Los parámetros
de la pasteurización son de 85ºC durante
15 min, y tiene por objetivo garantizar la
esterilidad del medio. Seguidamente, la
solución se enfría a la temperatura
deseada para el proceso.
Deshidratación osmótica
Llegamos a la parte central del pro-
ceso (Figuras 8 y 9). El objetivo de esta
etapa es desalojar la mayor cantidad de
agua del alimento en el menor tiempo
posible. Para ello, el proceso se lleva a
cabo en recipientes lo suficientemente
grandes como para contener tanto al ali-
mento como a la solución.
Por lo general se desarrolla a tempe-
ratura ambiente, sin embargo, con el fin
de acelerar el proceso, se suele trabajar
hasta una temperatura máxima de 60ºC.
También puede aplicarse presiones de
vacío y agitación, cuyos propósitos son
aumentar la velocidad de desalojo de
agua.
Extracción/Drenado/Enjuague
Terminado el proceso de deshidrata-
Página 15
Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-
móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan
en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-
dia.dia.dia.dia.
Figura 13Figura 13Figura 13Figura 13
Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa
con aire caliente.con aire caliente.con aire caliente.con aire caliente.
Procesos postratamiento a la DO
Deshidratación Osmótica de Alimentos
“La DO es de lejos
uno de los métodos de
deshidratación
parcial más eficientes
en el uso de energía,
…”
ción osmótica, los trozos de alimento
son sacados de los recipientes con ayuda
de coladores o cestos de malla. Se deja
escurrir la solución adherida al producto
durante 5 min aproximadamente, y se
procede a enjuagar con agua desinfecta-
da. Luego, se vuelve a dejar por otros 5
min hasta que el agua del enjuague haya
escurrido completamente.
Finalmente el producto está listo para
ser sometido a los siguientes procesos.
Cabe mencionar que el producto obteni-
do de la DO no es muy estable, por lo
que requiere de una combinación de
otros métodos de secado o preservación
para alargar su vida útil.
La deshidratación osmótica por sí
sola no otorga estabilidad al producto
deshidratado. En consecuencia, el ali-
mento es susceptible al ataque de micro-
organismos y reacciones enzimáticas;
pese a haberse disminuido su actividad
de agua.
La mayoría de los procesos de con-
servación están basados en obstáculos o
barreras que afectan a las condiciones en
las que los microorganismos pueden
proliferar. Estas barreras son el pH, la
temperatura, actividad de agua, uso de
antimicrobianos, entre otros. La idea
fundamental de la tecnología de obs-
táculos o métodos combinados no es
utilizar únicamente un factor u obstáculo
para conservar el alimento. Sin embar-
go, la mayoría de los procesos postrata-
miento de la DO fortalecen solamente
la efectividad de una mayor depresión
de la actividad de agua.
Los principales procesos postrata-
miento que acompañan a la DO son el
secado, congelación, liofilización, fritura
y envasado al vacío. Estos procesos se
encuentran en los rectángulos azules que
se muestran en el diagrama de flujo re-
presentado en la Figura 8.
El objetivo fundamental del secado
es alargar la vida comercial del alimento
procesado por DO. Esto se consigue re-
duciendo el contenido de humedad del
producto hasta un nivel que limita el
crecimiento microbiano. En la mayoría
de las operaciones de secado se utiliza
aire caliente. La configuración básica de
un secador de aire es una cámara donde
se coloca el alimento y está equipado
con un ventilador y canales que permi-
ten la circulación de aire caliente alrede-
dor y a través del alimento (Figura 13).
La congelación es otro método que
se combina con DO para estabilizar el
producto en el tiempo. Los métodos de
congelación más usados en DO son por
corriente de aire frío, congelación por
inmersión y congelación criogénica. En
la congelación por corriente de aire, el
alimento se pone en contacto con una
corriente de aire frío (-40ºC) y su veloci-
dad es de 5 m/s. En la congelación por
inmersión el alimento entra en contacto
directo con el refrigerante, que está, a su
vez, en contacto con los serpentines re-
frigeradores. La congelación criogénica,
no obstante, es la más adecuada para
congelar alimentos deshidratados osmó-
ticamente. La rápida velocidad de con-
gelación conseguida por este método
Página 16
Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la
deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.
Técnicas para mejorar la transferencia de masa
Volumen 1, nº 1
produce alimentos de gran calidad, con
cristales de hielo muy pequeños. El ni-
trógeno líquido es el refrigerante más
usado en esta técnica de congelación.
Después de la congelación, el pro-
ducto puede ser envasado conveniente-
mente y continuar en almacenamiento a
bajas temperaturas. Un método de deshi-
dratación que utiliza como pretratamien-
to a la congelación es la liofilización. En
la liofilización, el producto se seca por
sublimación directa del hielo bajo pre-
sión reducida. El alimento es congelado
antes de introducirlo en bandejas a la
cámara hipobárica del liofilizador. Fi-
nalmente, se cierra la cámara y se dismi-
nuye la presión, para luego comenzar el
proceso de sublimación.
La fritura también es un método de
secado. En trabajos de investigación se
ha demostrado que algunos alimentos
(papa y camote) han mejorado su textura
cuando se les ha deshidratado parcial-
mente por DO y fritura.
El alimento puede ser envasado des-
pués de terminar el proceso de DO, sin
requerir ni un proceso previo de deshi-
dratación. Eso quiere decir que puede
ser envasado al vacío, en atmósfera mo-
dificada o controlada, o usando algunos
gases o mezclas de éstos. En este caso,
los productos obtenidos se denominarían
como alimentos de humedad intermedia
(AHI). Se denominan de esta forma a
aquellos alimentos que tienen una hume-
dad en el rango de 10 a 50% y una acti-
vidad de agua (Aw) comprendida en el
intervalo de 0,60—0,90. Este rango de
actividad de agua les permite a los pro-
ductos deshidratados por DO ser lo sufi-
cientemente estables en almacenamien-
to. Además, la humedad contenida les
confiere características sensoriales úni-
cas, concluyendo una vez más, que los
alimentos osmóticamente deshidratados
son de muy alta calidad y tienen muy
buenas perspectivas en el futuro como
alimentos listos para consumir.
La DO es de lejos uno de los méto-
dos de deshidratación parcial más efi-
cientes en el uso de energía, pues como
se mencionó, no involucra cambios de
fase. Si a esto añadimos el hecho de que
la solución es reutilizable, la adopción
de esta tecnología es más que atractiva.
Pero como en todo, existen ciertos in-
convenientes que requieren ser supera-
dos.
La DO es un proceso lento por natu-
raleza debido a que la velocidad de
transferencia de masa es generalmente
baja. Esta limitación se ha superado par-
cialmente a través del manejo de facto-
res de proceso tales como la temperatu-
ra, concentración de la solución, agita-
ción, entre otros. No obstante, estos fac-
tores pueden ser sólo aplicados en una
extensión limitada, más allá de la cual,
afectaría adversa y significativamente a
la calidad del producto final. Es enton-
ces que los investigadores han identifi-
cado métodos combinados que puedan
incrementar la transferencia de masa sin
ir en detrimento de la calidad del ali-
Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas
que se usan en DO.que se usan en DO.que se usan en DO.que se usan en DO.
Página 17
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos.
Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos
nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente
procesados).procesados).procesados).procesados).
mento.
En los últimos años, se han desarro-
llado varias técnicas para salvar dichos
obstáculos. Estas técnicas incluyen: apli-
cación de vacío parcial, alta presión hi-
drostática, campo de pulsos eléctricos,
ultrasonido y aplicación de fuerza cen-
trífuga. Con la mayoría de estos méto-
dos se consigue aumentar la permeabili-
dad de la estructura celular del tejido
alimentario, así como, incrementar el
índice de desintegración celular (Zp).
Aplicación de vacío parcial
La transferencia de masa durante la
DO bajo vacío parcial es más rápida que
bajo presión ambiental. La utilización de
vacío proporciona una intensificación de
los flujos de transporte de masa en el
sistema, debido al gradiente de presión.
En algunos alimentos como la piña,
manzana o patatas, la presencia de cel-
das de aire es característica de su tejido
parenquimático. Estas celdas ocupadas
por gas pueden ser removidas por apli-
cación de presiones de vacío. Como
consecuencia, la reducción de la presión
causa la expansión y escape del gas
ocluido en los poros. Cuando la presión
es restaurada, un torrente de solución
osmótica ocupa las celdas, incrementan-
do, de esa manera, el área superficial de
transferencia de masa.
La aplicación de vacío a guayabas
mostró que mejora considerablemente su
apariencia y presentación (Figura 14).
La utilización de vacío y altas tempe-
raturas (digamos 60ºC) promueve una
mayor concentración de los jarabes de
azúcar, debido a la evaporación de parte
del agua de la solución con el decorrer
del proceso. Esto puede parecer benefi-
cioso al proceso; sin embargo, esta apa-
rente sinergia promueve más bien la
cristalización del azúcar. Por ello es fun-
damental controlar la temperatura del
proceso.
Aplicación de alta presión hidros-
tática
La aplicación de altas presiones cau-
sa la permeabilización de la estructura
celular. Cuando los trozos de alimento
son pretratados con este método, resulta
en la desintegración celular. Como con-
secuencia, hay una reconfiguración
completa de la arquitectura celular, re-
dundando en una mayor tasa de transfe-
rencia de materia a través de sus respec-
tivas membranas.
Se ha encontrado que la aplicación
de altas presiones (100 a 800 MPa) in-
crementa los valores de difusividad has-
ta en cuatro veces para el agua y en dos
veces para el azúcar en la DO de trozos
de piña.
Por otro lado, las altas presiones
compactan las estructuras celulares, pro-
vocando la liberación del fluido intrace-
lular.
Esta técnica aun no esta comercial-
mente disponible, sin embargo, los es-
fuerzos se orientan hacia hacerlo técni-
camente viable.
Aplicación de campo de pulsos
eléctricos
Este método al igual que el anterior,
también incrementa la permeabilidad de
las células y, en consecuencia, la veloci-
dad de transferencia de masa.
Entorno a la aplicación de este méto-
do, parece existir discrepancias entre los
estudiosos. Por un lado, la aplicación de
campo de pulsos eléctricos ocasiona una
(a)
(b)
(c)
Figura 14Figura 14Figura 14Figura 14
Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas.
(a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente
procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada
osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de
vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba
deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-
sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.
Página 18
Volumen 1, nº 1
“Azuara y
colaboradores han
encontrado una
ecuación capaz de
predecir la cinética
de la deshidratación
osmótica”
pérdida de la turgencia del tejido, afec-
tando de cierta manera la textura final
del producto. Por otro lado, los procesos
convencionales también ocasionan daño
a los tejidos alimentarios. Siendo así, la
aplicación de pulsos eléctricos como
pretratamiento de la DO parece tener
bastante futuro.
Aplicación de ultrasonido
En medios sólidos, las ondas sonoras
causan una serie de compresiones rápi-
das y sucesivas, con velocidades que
depende de su frecuencia. Este mecanis-
mo es de gran importancia en el secado
de alimentos. La acústica afecta al espe-
sor de la capa límite que existe entre el
fluido agitado y el sólido. La cavitación,
un fenómeno producido por la sonica-
ción, consiste en la formación de burbu-
jas en el líquido, el cual puede colapsar
explosivamente y generar fluctuaciones
de presión localizada.
Este efecto incrementa la difusión
durante el proceso de ósmosis y acelera
el desgasificado del tejido. La tecnología
de deshidratación osmótica ultrasónica
puede ser llevada a cabo a baja tempera-
tura de la solución, obteniéndose altos
valores de pérdida de agua y velocidades
de ganancia de sólidos, mientras que se
preservan los aromas, colores y com-
puestos nutritivos y sensibles al calor.
Aplicación de fuerza centrífuga
Se ha aplicado fuerza centrífuga del
orden de 64g durante la deshidratación
osmótica y se obtuvo mejor transferen-
cia de masa. La pérdida de agua aumen-
tó en 15% mientras que se redujo consi-
derablemente la ganancia de sólidos
(80%). No obstante, se requiere profun-
dizar los estudios para investigar el efec-
to de variables como temperatura y con-
centración de la solución, velocidad de
rotación, tipo de soluto, etc.
Modelo cinético de Azuara y colaboradores
Azuara y su equipo han encontrado
una ecuación capaz de predecir la cinéti-
ca de deshidratación osmótica, así como
la determinación del punto final de equi-
librio, sin necesidad de llegar al equili-
brio experimental, tan solamente usando
un corto período del proceso. La cinética
de la DO se describe a través de los si-
guientes términos: pérdida de agua
(WL), ganancia de sólidos (SG) y reduc-
ción de peso (ML), llegando a:
(Ec. 1) WSWLWL −= ∞
En la ecuación anterior, WL es la
fracción de agua (g de agua/100g de
muestra) perdida por el alimento en el
tiempo t; WL∞ es la fracción de agua (g
de agua/100 g de muestra) perdida por el
alimento en el equilibrio; WS es la frac-
ción de agua que puede difundir desde el
alimento hacia el medio osmodeshidra-
tante, pero que permanece en el alimen-
to en el tiempo t. El valor de WL∞ está
fijado para determinadas condiciones de
temperatura, concentración y relación
fruta:solución. La pérdida de agua, WL
se puede calcular a partir de:
Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también
son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones
salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-
nar.nar.nar.nar.
Página 19
Título del boletín
(Ec. 2)
Donde:
WL = pérdida porcentual de agua en
relación a la masa inicial;
E0 = contenido inicial de agua en el
producto (g);
Et = contenido de agua en el produc-
to en un tiempo t (g);
M0 = masa inicial del producto (g)
Por otro lado, el valor de WS decrece
cuando incrementa la velocidad de pér-
dida de agua y tiempo, sugiriendo una
relación entre WL y WS, representado
por un parámetro K. Este parámetro es a
su vez una función del tiempo y de la
velocidad de pérdida de agua:
(Ec. 3)
La velocidad de pérdida de agua es
función del tiempo, temperatura y de la
concentración inicial de la solución os-
mótica. Como los experimentos en des-
hidratación osmótica se llevan a cabo
dada una concentración inicial y a tem-
peratura constante, asumimos que la
velocidad de pérdida de agua es única-
mente función del tiempo. Basado en
este supuesto, Azuara y su equipo de
investigación propusieron una función
para K en términos de tiempo (t) y una
constante (S1) relacionada con la pérdida
de agua:
(Ec. 4)
Sustituyendo la Ecuación 4 y Ecua-
100)(
0
10 ×−
=M
EEWL
K
WLWS =
tSK 1=
ción 1 en la Ecuación 3, y, reordenando
los términos, tenemos una ecuación que
asocia la pérdida de agua (WL) con el
tiempo (t):
(Ec. 5)
Cuando t tiende al infinito (al equili-
brio), la Ecuación 5 llega a ser asintótica
en el valor correspondiente a WL∞. Para
predecir la fracción de agua perdida por
el alimento (WL) en el tiempo t en la
Ecuación 5, es necesario conocer los
valores de S1 y WL∞. Estos pueden ser
calculados por una regresión lineal,
usando datos experimentales (WL) obte-
nidos durante un corto período de tiem-
po. La Ecuación 6 es la forma lineal de
la Ecuación 5:
(Ec. 6)
Ejemplo de cálculo de la humedad
de equilibrio
En el osmodeshidratado de tomate
cerasiforme (Lycopersicon esculentum
var cerasiforme), se obtuvieron los datos
de pérdida de agua (WL) y el tiempo que
se presentan en la Tabla 4. El proceso se
llevó en solución salina al 10%. Con
dichos datos, calcularemos la humedad
de equilibrio usando el modelo linealiza-
do de Azuara y colaboradores, que es:
Para determinar la humedad de equi-
librio (WL ͚) es necesario realizar una
regresión lineal, obteniendo los datos a
tS
WLtSWL
1
1
1
)(
+= ∞
∞∞
+=WL
t
WLSWL
t
)(
1
1
∞∞
+=WL
t
WLSWL
t
)(
1
1
t, min WL, g/100 g
t/WL
0 0,00 0,00
30 8,49 3,53
60 9,82 6,11
150 13,98 10,73
180 15,91 11,31
90 10,65 8,45
120 12,73 9,43
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4
Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en
tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-
dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-
sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-
nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.
Fuente: datos aproximados obtenidos de Azoubel PM, Murr FEX (2000) Mathe-matical modelling of the osmotic dehydration of cherry tomato (Lycopersicon esculentum var cerasifor-me). Ciênc.Tecnol.Aliment.,en linea, 20 (2).
Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades
de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país
y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas
utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-
dratación osmótica.dratación osmótica.dratación osmótica.dratación osmótica.
Página 20
Volumen 1, nº 1
partir de t/WL versus t. Usando los datos
de las dos primeras columnas de la Ta-
bla 4 se obtienen los datos de la tercera
columna; y la correspondiente línea de
regresión de la Figura 15.
El modelo de Azuara y colaboradores
también puede expresarse como:
Esta ecuación es semejante a la ecuación de una recta: y = a + bx. Para nuestro caso:
; y Reemplazando el valor obtenido en
la regresión de la constante b para obte-
ner WL ͚, tenemos: b = 0,0512; WL ͚ =
1/0,0512 = 19,53. Esto quiere decir que
en un tiempo infinito y dadas las condi-
tWLWLSWL
t
+=
∞∞
1
)(
1
1
WL
ty = )(
1
1 ∞
=WLS
a∞
=WL
b1 ciones del proceso de deshidratación
osmótica, se logrará desalojar 19,53 g de
agua por cada 100 g de muestra. Como
vemos, no hemos llegado experimental-
mente al equilibrio, lo que hace de este
modelo uno de los más prácticos, fáciles
de aplicar y, lo mejor de todo, no toma
en cuenta la geometría del alimento. Perspectivas futuras de la DO
La deshidratación osmótica es una
tecnología emergente de relativa actuali-
dad. Ésta tiene el potencial de promover
el desarrollo hortofrutícola del país, ade-
más de proveer a los consumidores con
productos de excelente calidad, debido a
que no utiliza el tratamiento con calor;
por consiguiente hay una pérdida míni-
ma de compuestos (vitaminas, antioxi-
dantes, etc.) importantes para la salud.
Por lo expuesto en este boletín, la
deshidratación es un campo abierto a la
investigación. Las tecnologías de pre y
postratamiento recién se están estudian-
do intensivamente. Algunas tecnologías
emergentes como el uso de alta presión
hidrostática o el de pulsos eléctricos se
muestran como técnicas complementa-
rias eficaces en el proceso de deshidrata-
ción osmótica. En conclusión, se avizora
un futuro bastante prometedor para la
DO de frutas y vegetales; sobre todo en
un país como el Perú, donde la naturale-
za le ha dotado con una incomparable
biodiversidad.
Los principales ejes que deberán
guiar las futuras investigaciones en des-
hidratación osmótica deberán estar cen-
tradas en resolver los siguientes puntos:
un entendimiento más completo acerca
“La deshidratación
osmótica es una
tecnología emergente
de relativa
actualidad”
y = 0,0512x + 2,8872
R2 = 0,9421
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0 50 100 150 200
t (min)
t/WL
Figura 15Figura 15Figura 15Figura 15
Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-
ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los
datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.
Página 21
Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante
de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.
Deshidratación Osmótica de Alimentos
Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por
ósmosis.ósmosis.ósmosis.ósmosis.
Conclusiones
de la cinética de deshidratación osmóti-
ca. Se requiere un análisis sistemático
de las combinaciones óptimas del trata-
miento osmótico con otras operaciones
unitarias para producir productos con
excelentes cualidades sensoriales.
Por el lado de la adopción tecnológi-
ca, la DO aún requiere de estudios con-
ducentes hacia el diseño de maquinaria
apropiada para el proceso de ósmosis.
Otra razón que impide la adopción in-
dustrial de la DO, es el costo de la solu-
ción osmótica; ésta requiere medios
apropiados para ser adecuadamente reci-
clada y/o reconcentrada y hacer de la
osmodeshidratación una alternativa tec-
nológica muy rentable. Además, esta
tecnología deberá ser aplicada a toda la
gamma de productos hortofrutícolas
exóticos existentes en nuestro país; con
la finalidad de alentar su consumo y pro-
ducción. Esto redundaría en la creación
de microempresas dedicadas a la elabo-
ración de estos productos.
El acceso a alimentos de calidad y en
cantidad suficiente es fundamental para
la supervivencia del ser humano. De ello
depende su salud y una adecuada nutri-
ción. A nivel global, todavía hay mucho
alimento disponible a pesar de que mu-
chas extensiones de tierra están siendo
degradadas y muchas otras no son aptas
para cultivo.
Para satisfacer la demanda, los ali-
mentos tienen que ser suministrados en
el lugar y tiempo adecuados, y con el
alto grado de calidad requerida por los
consumidores. Esta dotación espacial,
temporal, cualitativa y cuantitativa de
alimentos plantea el más grande reto a
todos los actores comprometidos en la
producción y provisión de productos
alimenticios.
El crecimiento demográfico alcanza-
rá cifras alarmantes los próximos años.
La producción de alimentos para estas
grandes masas poblacionales vendrá, no
obstante, de cultivar la misma extensión
de tierras. En nombre del abastecimien-
to, se desarrollarán métodos para incre-
mentar la productividad, muchas exten-
siones de tierras serán anexadas a las ya
existentes. Sin embargo, el efecto irre-
mediablemente será un empobrecimien-
to de éstas y, consecuentemente, una
escasez de alimentos nunca antes vista.
La falta de agua potable para el riego de
las extensiones cultivadas agudizará aún
más el problema.
En el futuro, las naciones más pode-
rosas del mundo serán las que tengan
garantizada la seguridad alimentaria de
su población, con alimentos de calidad y
en la cantidad suficiente. Por ello, el
compromiso de los agricultores, técni-
cos, tecnólogos y científicos de alimen-
tos es hacia la maximización de la pro-
ducción y minimización de las pérdidas,
que en el caso particular de nuestro país,
asciende a más del 40% de la produc-
ción. Por ello, para sobrellevar este pro-
blema se hace necesario difundir nuevas
tecnologías que nos ayuden a salir del
atraso en el que estamos sumidos.
Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-
deshidratante.deshidratante.deshidratante.deshidratante.
Página 22
Referencias bibliográficas
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Los autores desean expresar sus agradecimientos a todos quienes facilitaron sus derechos para reproducir las fotografías, ilustraciones y textos; sin los cuales, esta publicación no sería ilustrativa. Se han hecho todos los esfuerzos para contactar con los dueños de los derechos de autor y, a la vez, expresamos nuestras disculpas en caso de cualquier omisión.
• Figura de la manzana en Pág. 1 tomada de http://
aliciante.weblog.com.pt/arquivo/maca.jpg.
• Figura 1(Pág. 2) y Figura 2(Pág.3) tomadas de
http://www.um.es/molecula/sales06.htm.
• Figura de la papaya Pág. 2 tomada de http://
www.marions-kochbuch.de/index-bilder/papaya.jpg.
• Figura de las zanahorias Pág. 3 tomada de http://
entrepinoys.blogspot.com/2006/09/growing-carrot-cucumber-and-chayote_05.html.
• Figura de la patata Pág.4 tomada de http://
laposadadelbosque.blogcindario.com/2006/03/index.html.
• Figura de camote Pág. 4 tomada de http://
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/38/5aday_sweet_potato.jpg/280px-5aday_sweet_potato.jpg.
• Figura de kiwi Pág. 5 tomada de http://
www.foodreference.com/assets/ images/autogen/a_kiwi_1.jpg
• Figura de manzana roja Pág. 5 tomada de
h t t p : / / f l o r e n t . b l o g . l emo n de . f r / f i l e s /
pomme.thumbnail.jpg
• Figura de piña en anillos Pág. 6 tomada de http://
w w w . d i s p l a y i t - i n f o . c o m / f o o d / i m a g e s /garnish/4556.JPG.
• Figura de mango Pág. 7 tomada de http://
mk23 . image .pbase .com/u32 /dannysmythe /upload/21203987.Mango.jpg.
• Figura de pimiento Pág. 8 tomada de http://
www.foodsubs.com/Photos/hollandbellpepper.jpg.
• Figura de fresa Pág. 9 tomada de http://cognitiva.net/
res/imagens/morango_b.gif
• Figura de tomate Pág. 10 tomada de http://
www.senioractu.com/photo/350860-432871.jpg
• Figura de la cucharada de azúcar Pág. 11 tomada
de http://www.ps.uci.edu/~tomba/ants/sugar.jpg.
• Fórmula molecular del EDTA Pág. 11 tomada de
http://nationaldiagnostics.com/images/edta.jpg
• Figura 9 Pág. 14 inspirado parcialmente en las Figu-
ras 8.5 y 8.6 de Barbosa-Cánovas CV, Vega-Mercado H (2000) Deshidratación de alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. Deshidratación osmótica, 235—255.
• Figuras 10, 11, 12a—12h, Págs. 14 y 15 reproduci-
das con autorización y cedidas muy amablemente por Puschmann R, Descrição da tecnologia de proce-ssamento mínimo de frutas, Exposição, UFV, Viçosa, Brasil.
• Figura de frutas tropicales deshidratadas Pág. 16
tomada de http://www.jfbny.com/images/photos/tropical_fruits.jpg.
• Figura 13 Pág.16 tomada de http://www.fao.org/
docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.
• Figura de peras enteras Pág. 17 tomada de http://
r e c u r s o s . c n i c e .me c . e s / b a n co ima g en e s /ArchivosImagenes/DVD03/CD03/h19379_a.jpg
• Figura de rodajas de plátano deshidratado Pág. 17 tomada de http://parrotisland.mainsecureserver.com/catalog/images/Banana%20Chips.jpeg.
• Figura 14a—14c Pág. 18 tomada de http://
w w w . t o d a f r u t a . c o m . b r / t o d a f r u t a /mostra_conteudo.asp?conteudo=5356.
• Figura del trozo de carne Pág. 19 tomada de http://
csumeats.clients.webcorelabs.com/images/NY%20Strip%20Steaks.jpg
• Figura de piña deshidratada en cubitos Pág. 20 tomada de http://www.qnf.com.au/images/f027_sml.jpg.
• Figura de fruta confitada Pág.20 tomada de http://
www.visitbelgium.com/images/CandiedFruit.gif.
• Figura de trozos de piña sumergida en solución
osmótica Pág. 20 tomada de http://www.fao.org/docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.
Reiteramos nuestra deuda de gratitud intelectual a quienes contribuyeron con valiosos aportes en la elabo-ración de esta publicación.
Los autores
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Carlos Alberto Suca Apaza es
Ingeniero Agroindustrial de la
Universidad Nacional del Alti-
plano. Tiene estudios de Maes-
tría en Tecnología de Alimentos
en la Universidad Nacional Agraria La Molina.
Ha sido docente en la Universidad Nacional
Micaela Bastidas de Apurímac, y la Universi-
dad Nacional de Moquegua. Es ponente en
eventos académicos a nivel nacional e inter-
nacional. Es coautor de Bioquímica de Ali-
mentos y Competitividad de la Quinua, y
autor del libro Manual de Osmodeshidrata-
ción de Alimentos.
El Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial es un esfuerzo profesio-nal por poner al alcance de la colectivi-dad agroindustrial, los conocimientos de tecnologías agroalimentarias más rele-vantes. El tema central de este número es la Deshidratación Osmótica de Ali-
mentos, cuya adopción todavía no está generalizada en nuestros países. Por otro lado, con el mismo entusiasmo puesto en esta publicación, esperamos mantenerlos actualizados con conoci-mientos generados por la investigación en el área de la agroindustria y tecnolo-gía de los alimentos. Además, es el de-seo expreso de los autores que, a través de este medio, se difundan el conoci-miento y las bondades de nuevas tecno-logías; y que ello repercuta en la auto-generación de micro y pequeñas empre-sas a lo largo y ancho de todo el Perú. Finalmente, esperamos que sea de utilidad y, a la vez, recibir vuestras sugerencias para que el boletín vaya mejorando en sus próximas ediciones.
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Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Acerca del boletín y autores
Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú Nº 2012-01941
IMPRESO EN PERÚ
Imprenta
Publicistas y Editores Cadi SAC
Lima, Perú
Cómo citar esta publicación
Suca Apaza CA, Suca Apaza GR (2010) Deshidratación osmótica de alimentos. Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial. Edit. Cadi SAC, Lima, Perú. 24 p.
Está permitida la reproducción, siempre que su utilización sea con fines académicos, aprendizaje y/o enseñanza.
Titulo original
Deshidratación osmótica de alimentos
Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial
Autores
Carlos Alberto Suca Apaza
Guido Rene Suca Apaza
Si desea una copia impresa o digital, solicítela escribiéndonos a:
carlosalbertosuca@hotmail.com
guido_suca@hotmail.com
Guido Rene Suca Apaza es
Ingeniero Agroindustrial de la
Universidad Nacional del Centro
del Perú, estudió Ingeniería
Agroindustrial en la Universidad
Nacional del Altiplano. Tiene estudios de
Maestría en Ciencias Ambientales en la Uni-
versidad Nacional Agraria La Molina. Actual-
mente es investigador adjunto de la Universi-
dad Nacional del Centro del Perú y coinvesti-
gador de la Universidad Continental de Cien-
cias e Ingeniería. Laboró en el Centro Inter-
nacional de la Papa haciendo análisis espec-
trofotométrico de vitaminas y polifenoles.