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DETERMINACIN DE LA MXIMA RETENCIN DE CIDO ASCRBICO DE LACONSERVA DE AGUAYMANTO (Physalis peruviana) EN ALMBAR APLICANDO LOSMTODOS TAGUCHI Y SUPERFICIE DE RESPUESTA

Christian Rene Encina Zelada1 Milber Urea Peralta2. Universidad Nacional Agraria LaMolina. Av. La Molina s/n. Lima 12. Per. Fax: 51-1- 3495764.

RESUMEN

Se caracteriz la materia prima fsico-qumicamente antes de ser envasada y se encontr que contenacarbohidratos (14,9%), protena (1,2%), grasa (0,2%), cenizas (1,12%), y fibra bruta (1,78%), humedad(80,8%), as mismo, cido ascrbico (28,55 mg/100 g).

En la Etapa Ise realiz la evaluacin del tratamiento trmico. Se determinaron las caractersticas depenetracin de calor en el punto de ms lento calentamiento ( a 4,8 cm de la base) encontrndose lossiguientes resultados: fh= 8,14 minutos, jh= 1,59; Tpsih= 26,36C, fc= 6,54 minutos, jc= 1,57 y Tpsic=145,52C. Se calcul el tiempo de procesamiento, mediante el mtodo de Stumbo, a las temperaturasde 85, 90, 93, 95 y 100C, encontrndose los tiempos de 29,69; 20,90; 13,98; 11,52 y 8,07 minutos,respectivamente para obtener en todos los casos un mismo valor de Fo= 5,00 minutos.

En la Etapa IIse determinaron los factores y sus niveles que influyeron significativamente (p

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In Stage IVit was characterized physical-chemical and microbiologically corresponding to the process ofelaboration of the conserve of aguaymanto in syrup made with the parameters that maximized theretention of ascorbic acid (50,54%).

II. INTRODUCCIN

El aguyamanto (Physalis peruviana), uchuva, uvillao tambin conocida como golden berry, que estsiendo introducido paulatinamente en el mercadointernacional, principalmente por su sabor ycaractersticas medicinales que la hacen muyatractivo para su mercadeo y comercializacin. Enel Per, se cultiva principalmente en losdepartamentos de Cajamarca, Junn y Cusco. Enotras zonas, como en el valle del Mantaro, se les

conoce como capul (y su posible confusin con elCapuli prunuso guinda).

Por los motivos ya expuestos, en el presentetrabajo, se hace un estudio sobre el mayorcontenido del cido ascrbico, debido a la granimportancia que representa en los productosenvasados (al ser una vitamina termolbil), no slopor su valor nutricional, sino tambin por constituirun ndice de apreciacin de las prdidas de otrasvitaminas y servir como criterio valido de la

conservacin de componentes organolpticos onutritivos.

El presente estudio tuvo como objetivo principal:Determinar los parmetros de las operaciones dedescerado y tratamiento trmico, as como lacomposicin del almbar en la conserva deaguaymanto en almbar, que maximizan laretencin de cido ascrbico aplicando, losmtodos Taguchi y Superficie de Respuesta.

Los objetivos especficos fueron: Caracterizar fsico-qumicamente el aguaymanto

como materia prima. Determinar el punto ms fro del autoclave y

producto envasado. Calcular el tiempo de proceso de tratamiento

trmico por el mtodo de Stumbo (1973) de laconserva de aguaymanto en almbar.

Determinar la temperatura, concentracin dehidrxido de sodio y tiempo de descerado deaguaymanto que hace mxima la retencin decido ascrbico despus del tratamiento

trmico.

Determinar la composicin del almbar quehace mxima la retencin de cido ascrbicodespus del tratamiento trmico.

III. MATERIALES Y MTODOS

3.1. LUGAR DE EJECUCINEl presente trabajo de investigacin se realizen los laboratorios de Fsico-Qumico,

Instrumentacin y Biotecnologa,Microbiologa y Planta Piloto de Alimentos,instalaciones pertenecientes a la facultad deIndustrias Alimentarias de la UniversidadNacional Agraria La Molina.

3.2. MATERIALES Y EQUIPOS3.2.1. Materia Prima

Aguaymanto (Physalis peruviana) procedentedel Valle del Mantaro.

3.2.2. Insumos y Envases

Azcar blanca refinada. Envases de vidrio de 393 ml de capacidad (C-

246) con tapas metlicas F.P. de 63 mm. cido ctrico grado alimentario con 99,5% de

pureza.

3.2.3. Equipos de laboratorioAutoclave Vertical (Modelo 12AA10, Serie

67013), Peruano.Sistema DATATRACE TEMP SYSTEM, el

cual est comprendido por:- Un dispositivo que registra la temperatura y

el tiempo, llamado TRACER MICROPACK.- Un mdulo PC Interface utilizado para

programar y leer los tracers.- Software Datatrace para Windows 95.

3.2.4. Reactivos Fenolftalena. 2,6 Diclorofenol-indofenol. cido ascrbico estndar.

3.3. METODOLOGA EXPERIMENTAL

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Para lograr los objetivos planteados se siguieronlas etapas que se presentan a continuacin (Figura1).

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

4.1. CARACTERIZACIN DE LA MATERIAPRIMA

4.1.1. Anlis is proximal

Los resultados de la composicin fsico-qumicadel aguaymanto (Physalis peruviana) sepresentan en el Cuadro 1.

FIGURA 1. ETAPAS DE LAINVESTIGACIN.

CUADRO 1: COMPOSICIN FSICO-QUMICADEL AGUAYMANTO (Physalis peruviana)

POR 100g DE PARTE COMESTIBLE.

Anlisis realizados por Triplicado.

CARACTERIZACIN DE LA MATERIA PRIMA Anlisis fsico-qumico y microbiolgico. Determinacin de la cantidad de cido

ascrbico. Caracterizacin fsica, segn la norma

NTC 4580 e ITINTEC (1993).

DETERMINACIN DE LAS CARACTERSTICASDE PENETRACIN DEL CALOR Y

EVALUACIN DEL TRATAMIENTO TRMICO Determinacin del punto ms fro. Determinacin del FO(UP) requerido. Determinacin de los parmetros del proceso.

OPTIMIZACIN DE LA RETENCIN DE CIDOASCRBICO DURANTE LA ELABORACIN DE

LA CONSERVA DE AGUAYMANTO ENALMBAR

Determinacin de la combinacin de lasvariables del proceso tecnolgico que hacemnima la prdida de cido ascrbico en laelaboracin de la conserva de aguaymantoen almbar.

DETERMINACIN DE LOS FACTORES (p

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4.2. DETERMINACIN DE LAS

CARACTERSTICAS DE PENETRACIN DECALOR Y EVALUACIN DELTRATAMIENTO TRMICO

4.2.1. Determinacin del punto ms fro

A. En el autoclave

En la Figura 2 y Cuadro 3 se presentan losresultados de la determinacin del punto msfro del autoclave. Como se aprecia, la curvacorrespondiente al punto ubicado en la partesuperior del autoclave es la que presenta uncalentamiento ms lento.

FIGURA 2: DETERMINACIN DEL PUNTO MS FRO EN EL AUTOCLAVE MEDIANTE ELVALOR DE fh.

y = -0.0764x + 1.2278

R2= 0.7741

y = -0.0774x + 1.2151

R2= 0.7763

y = -0.0892x + 1.2559

R2= 0.80630.2

0.45

0.7

0.95

1.2

1.45

1.7

0 2 4 6 8 10 12 14

Tiempo (minutos)

Log(Tr-Ti)

Punto Superior del AutoclavePunto Medio del AutoclavePunto Inferior del Autoclave

FIGURA 3: DETERMINACIN DEL PUNTO MS F RO EN LA CONSERVA DE

AGUAYMANTO EN ALMBAR ME DIANTE EL VALOR DE fh.

y = -0.0923x + 1.6291

R2= 0.9327y = -0.1028x + 1.6012

R2= 0.9216

y = -0.1176x + 1.6011

R2= 0.9460

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

0 2 4 6 8 10 12 14TIEMPO (minutos)

Log

(Tr-Ti)

En el pto equidistanteA 1/3 de la baseEn el centro geomtrico

B, En la Conserva del Aguaymanto enalmbar

En la Figura 3 y Cuadro 4 se presentan los

resultados de la determinacin del punto

ms fro del aguaymanto en almbar en los

envases de vidrio (C-246) de 393 ml de

capacidad, mediante el valor fhde la curva

de calentamiento de los puntos analizados.

CUADRO 3: VALORES DE fh, DE LOSPUNTOS ANALIZADOS A DIFERENTES

ALTURAS DEL AUTOCLAVE

Ubicacin del puntoen el Autoclave

fh(min)

Punto superior 13,09

Punto medio 12,92Punto inferior 11,21

CUADRO 4: VALORES DE fhOBTENIDOSPARA LA SELECCIN DEL PUNTO MS

FRO EN LA CONSERVA DE AGUAYMANTOEN ALMBAR.

4.2.2. Determinacin de los parmetros de

penetracin de calor

Las curvas de calentamiento y enfriamientoutilizadas para determinar los parmetros de

Ubicacin del punto fh(min)Punto equidistante

(a 4,8 cm de la base)10,83

A 1/3 de la base (a 3,8 cm) 9,72En el centro geomtrico

(a 5,8 cm)8,50

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penetracin de calor se presentan en las Figuras 4y 5.

Como se puede apreciar el comportamiento linealde estas curvas es bastante significativo, puestoque presentan valores de correlacin lineal de0,9959 y 0,9939 para el calentamiento yenfriamiento respectivamente.

No obstante se puede observar que presentan enla parte inicial un ligero retrazo; esto es de mayorimportancia en el caso del calentamiento, lo quellevara a la formacin de una curva quebrada; sinembargo, se considera como una curva simple porsu significativa correlacin lineal. En el Cuadro 19se presentan los parmetros de penetracin decalor encontrados para la conserva de aguaymantoen almbar.

CUADRO 5: PARMETROS DE LAS CURVASDE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LACONSERVA DE AGUAYMANTO EN ALMBAR.

4.2.3. Determinacin del tiempo deprocesamiento

Se determin en primer lugar el valor del Frequerido (UP) para el proceso, considerando unacarga inicial de 1 020 ufc/g para reducirlo a una

probabilidad de 0,01 ufc/g, obtenindose un

= = 5,00 minutos. Este valor est de

acuerdo con Ranganna (1977), quien indica unnivel de reduccin de 3 a 5 ciclos logartmicos paraconservas de pH menor a 4,5; segn el nivel decontaminacin en el que llegue la materia prima.En la Figura 6 de muestra como vario latemperatura en el punto ms fro de la conserva deaguaymanto en almbar respecto al tiempo.

C

CF

9,83,93

C

CUP

9,83,93

FIGURA 5: CURVA DE ENFRIAMIENTO DE L A CONSERVA DE AGUAYMANTO ENALMBAR.

y = -0.1528x + 2.0987

R2= 0.9939

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiempo (minutos)

CUADRO 6: TIEMPOS DE TRATAMIENTOTRMICO DE LA CONSERVA DEAGUAYMANTO EN ALMBAR ADIFERENTES TEMPERATURAS,OBTENIDAS POR EL MTODO DE STUMBO(1973)

Temperatura deproceso (C)

Tiempo deproceso

(minutos)85

909395100

29,69

20,9013,9811,528,07

4.3. DETERMINACIN DE LOS FACTORES(p

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CONSERVA DE AGUAYMANTO EN ALMBAR

Realizada la evaluacin del tratamiento trmico, seprocedi a la aplicacin del diseo experimentalpara poder determinar cules son los factores

(variables del proceso) que influyensignificativamente en la retencin del cidoascrbico.

La seleccin de la formulacin ptima de laconserva de aguaymanto en almbar se bas en elcriterio mayor es mejor (a mayor cantidad decido ascrbico, el producto final es mejor) delmtodo Taguchi. El anlisis de los resultadosobtenidos de la aplicacin de dicho mtodo puedenser interpretados a partir de la Figura 7 y Cuadro 7de la siguiente manera:

El factor pH del almbar tuvo una de los dosms altos valores de ETA significativos,correspondiendo el menor valor de ETA al nivelmenor (2,5), por lo que se eligi este nivel comovariable para la optimizacin posterior.

El factor Temperatura del TratamientoTrmico tuvo el mayor valor de ETA significativo,correspondindole al nivel mayor (95C), siendopor ello elegido como variable en la optimizacinposterior.

La interaccin pH del almbar-tratamientotrmico fue significativa. A un mayor nivel deinteraccin de tales factores se obtuvo un ETAmayor.

FIGURA 7: VALORES SEAL/RUIDO (ETA) DECADA FACTOR EVALUADA PARA MAXIMIZARLA RETENCIN DE CIDO ASCRBICO,APLICANDO TAGUCHI L8(2

7).

CUADRO 8: TRATAMIENTO PTIMOAPLICADO PARA LA ELABORACIN DE LA

CONSERVA DE AGUAYMANTO ENALMBAR SEGN TAGUCHI.

FACTORESPARME

TRO

NIVELSELECCIONA

DOConcentracin del NaOH

en el Descerado (%)0,05 1

Temperatura delDescerado (C)

80 1

Tiempo delDescerado (s)

90 2

Grado Brixdel Almbar

30 2

pH delAlmbar

2,5 1

Temperatura delTratamiento Trmico (C)

95 2

Tiempo del TratamientoTrmico (min)

11,52 --

4.4. OPTIMIZACIN DE LA RETENCIN DECIDO ASCRBICO DURANTE LAELABORACIN DE LA CONSERVA DEAGUAYMANTO EN ALMBAR

Como la Temperatura del Tratamiento Trmicoy el pH del almbar fueron seleccionados paraesta etapa de optimizacin mediante el mtodode Superficie de Respuesta (p

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CUADRO 7: TRATAMIENTOS SEGN DISEO EXPERIMENTAL TAGUCHI L 8(27) Y SUS

RESULTADOS DE CONCENTRACIN DE CIDO ASCRBICO

CUADRO 9: TRATAMIENTOS APLICADOS PARA LA OPTIMIZACIN DE LA RETENCIN DECIDO ASCRBICO.

Repeticin

Tratamien

to

Concentracin delNaOH en elDescerado

(%)

TempdelDescerado (C)

Tiempo delDescerado(segundos)

GradoBrix delAlmbar

pH delAlmbar TratamientoTrmico

(C)

Tratam.Trmico(minutos)

1 1 0,05 80 90 30 2 100 8,071 2 0,05 80 90 30 2,5 90 20,901 3 0,05 80 90 30 2 90 20,901 4 0,05 80 90 30 2,5 95 11,521 5 0,05 80 90 30 2,5 100 8,071 6 0,05 80 90 30 2 95 11,521 7 0,05 80 90 30 3 95 11,521 8 0,05 80 90 30 3 100 8,07

1 9 0,05 80 90 30 3 90 20,902 1 0,05 80 90 30 2 100 8,072 2 0,05 80 90 30 2,5 90 20,902 3 0,05 80 90 30 2 90 20,902 4 0,05 80 90 30 2,5 95 11,522 5 0,05 80 90 30 2,5 100 8,072 6 0,05 80 90 30 2 95 11,522 7 0,05 80 90 30 3 95 11,522 8 0,05 80 90 30 3 100 8,072 9 0,05 80 90 30 3 90 20,90

CUADRO 10: RESULTADOS DEL ANLISIS DE CUANTIFICACIN DEL CIDO ASCRBICO DE

LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS ENSAYADOS.

FACTORES DE CONTROLCIDO ASCRBICO

(mg/100g)

Tratami-ento

s

pHdel

Almbar

Temperdel

Descerado

Grados Brix

delAlmb

ar

Concentracin

delNaOHen el

Descerado (%)

Temperatura

Tratamiento

Trmico(C)

Interaccin pH-

Tratamiento

Trmico

N1

Tiempode

Descerado (seg)

N2

(C)

1 2,5 60 80 15 0,05 85 -- 13,43 13,512 2,5 60 80 30 0,2 95 -- 19,58 19,733 2,5 90 100 15 0,05 95 -- 19,35 19,674 2,5 90 100 30 0,2 85 -- 13,31 13,485 3,5 60 100 15 0,2 85 -- 11,21 11,33

6 3,5 60 100 30 0,05 95 -- 15,23 15,547 3,5 90 80 15 0,2 95 -- 15,11 15,968 3,5 90 80 30 0,05 85 -- 12,32 12,41

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Tratamientos CIDO ASCRBICO(mg/100g)

1 19,92 0,02

2 15,27 0,043 18,98 0,034 17,24 0,055 18,30 0,036 19,73 0,067 14,19 0,048 14,99 0,04

9 13,20 0,03

FIGURA 8: SUPERFICIE DE RESPUESTA MAYOR RETENCIN DE CIDO ASCRBICO.

Estimated Response Surface

pHTemp

C

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 90929496

98100

13

15

17

19

21

c.

Ascrbico

cido Ascrbico (mg/100g) = 762,73 19,81pH + 17,34*Temp. + 4,09*pH2 0,01*pH*Temp. 0,09*Temp.2

FIGURA 9: CURVAS DE NIVEL DE LA SUPERFICIE DE RESPUESTA MAYOR RETENCIN DECIDO ASCRBICO.

Contours of Estimated Response Surface

pH

Temp

C13.013.814.615.416.217.017.818.619.4

2 2.2 2.4 2.6 2.8 390

92

94

96

98

100

cido Ascrbico(mg/100g)

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CUADRO 11: NIVELES PTIMOS OBTENIDOSMEDIANTE SUPERFICIE DE RESPUESTA.

FACTOR CIDOASCRBICO

(mg/100 g)

Temperatura delTratamiento Trmico (C) 93

pH del Almbar 3,0

CUADRO 12: TRATAMIENTOS QUE MAXIMIZAN LARETENCIN DE CIDO ASCRBICO EN LAELABORACIN DE CONSERVA DE AGUAYMANTOEN ALMBAR APLICANDO SUPERFICIE DERESPUESTA.

FACTORES PARMETROConcentracin del NaOH enel Descerado (%)

0,05

Temperatura del Descerado(C)

80

Tiempo del Descerado(segundos)

90

Grado Brixdel Almbar

30

pH delAlmbar

3,0

Temperatura delTratamiento Trmico (C)

93

Tiempo del TratamientoTrmico (minutos)

13,98

4.5. CARACTERIZACIN DEL PRODUCTOFINAL

4.5.1. Anlis is fsico-qumico

El Cuadro 34 se muestra el anlisis fsico-qumicorealizado en un tiempo promedio de 15 das,periodo en el que la solucin de cubierta y la fruta

llegan a un equilibrio (Obregn, 2002) y quedespus de este tiempo no existe variacin algunaen el porcentaje de los slidos solubles y pH destos.

4.5.2. Anlisis Fsicos y MicrobiolgicosEn el Cuadro 37 se muestran los resultados de lacaracterizacin fsica realizada a la conserva deaguaymanto en almbar procesada bajo losparmetros que maximizan la retencin de cidoascrbico en ella. Segn ICMSF (2000) as comoMossel y Moreno (1982), quienes indican que unaconserva debe tener menos de 10 ufc/g deproducto.

CUADRO 13: ANLISIS FSICO-QUMICO DELA CONSERVA AGUAYMANTO EN

ALMBAR.

Componentes Contenido (%)

Humedad 83,2 0,03

Protena (g) 1,1 0,02

Grasa (g) 0,1 0,01

Carbohidratos totales (g) 12,95 0,01

Fibra (g) 1,55 0,01

Ceniza (g) 1,1 0,02

Acidez total(g cido ctrico/100 ml fruto)

2,20 0,02

pH Fruta 3,70 0,03

Slidos Solubles (gradosBrix) en el aguaymanto

18,0 0,5

Slidos Solubles (gradosBrix) en el almbar

20,0 0,5

Azcares Reductores (g) 2,85 0,04

ndice de madurez(%Slidos solubles/Acideztotal)

8,18 0,02

cido Ascrbico *(mg / 100 g de fruta)

14,12 0,02

* Anlisis realizado el mismo da deobtener la conserva de aguyamanto enalmbar.

CUADRO 14: ANLISIS FSICO DE LACONSERVA DE AGUAYMANTO ENALMBAR PROCESADAS CON LOSPARMETROS QUE MAXIMIZAN LARETENCIN DE CIDO ASCRBICO.

Caracterstica Valor promedio

Peso bruto (g)Peso neto (g)Peso drenado (g)Peso del envase (g)Volumen del almbar (ml)Presin de vaco (in Hg)Espacio de cabeza (mm)

612 1,5384 1,8215 1,5228 2,2205 1,013 0,59 0,5

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V. CONCLUSIONES

1. La composicin fsico-qumica del aguaymantofue 80,8 g de agua/100 g de fruto; 1,2 g deprotena/100 g de fruto; 0,2 g de grasa//100 g de

fruto; 14,9 g de carbohidratos/100 g de fruto;1,78 g de fibra/100 g de fruto; 1,12 g decenizas/100 g de fruto; 28,55 mg de cidoascrbico/100 g de fruto; 2,28 g de cidoctrico/100 g de fruto; 12,5 grados Brix; 2,52 gde azcares reductores y un pH de 4,08.

2. El punto de ms lento calentamiento en laconserva de aguaymanto en almbar seencontr a 4,8 cm de la base del envase devidrio de 393 ml (C-246).

3. Los parmetros de penetracin de calor que

caracterizan el tratamiento trmico de laconserva de aguaymanto en almbar fueron: fh=8,14 minutos, fc = 6,54 minutos, jh = 1,59; jc =1,57; Tpsih = 26,36C, Tpsic = 145,52C, To =53,60C y Tg= 99,10C.

4. Los tiempos de procesamiento equivalente para= de 5,00 minutos, determinado a

las temperaturas de 85, 90, 93, 95 y 100Cfueron: 29,69; 20,90; 13,98; 11,52 y 8,07minutos, respectivamente.

C

CF

9,83,93

C

CUP

9,83,93

5. Para la mxima retencin de cido ascrbico,

empleando el Mtodo Taguchi, se hallaron lossiguientes parmetros: pH del Almbar (2,5);Tiempo de Descerado (90 s); Temperatura delDescerado (80C); Grados Brix del Almbar (30);Concentracin del NaOH en el Descerado0,05%) y Temperatura (95C) y Tiempo delTratamiento Trmico (11,52 min).

6. La mxima retencin de cido ascrbico(50,54%), empleando Superficie de Respuesta,se logr a 3 de pH del almbar y 93C detemperatura del tratamiento trmico con un

tiempo de 13,98 minutos.7. La composicin fsico-qumica de la conserva de

aguaymanto en almbar fue 83,2 g de agua/100g de fruto; 1,1 g de protena/100 g de fruto; 0,1 gde grasa/100 g de fruto; 12,95 g decarbohidratos/100 g de fruto; 1,55 g de fibra/100g de fruto; 1,1 g de cenizas/100 g de fruto; 14,43mg de cido ascrbico/100 g de fruto; 2,20 g decido ctrico/100 g de fruto; 18 grados Brix; 2,85g de azcares reductores/100 g de fruto y un pHde 3,70.

VII. BIBLIOGRAFA

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