UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES

ESCUELA DE AGROINDUSTRIAS

ANTEPROYECTO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADEMICO

DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL

TITULO

DIFUSIVIDAD EFECTIVA DEL JARABE DE SACAROSA EN

DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DE Ananas comosus "PIÑA"

AUTOR

JORGE BRIAN ZAPATA BOYER

TUMBES, PERU

CERTIFICACIÓN

Docente ordinario de la Universidad Nacional de Tumbes, adscrito a la Facultad de

Ciencias Agrarias, Departamento Académico de Fisico-Quimica.

CERTIFICA:

Que el Proyecto de Tesis:

Difusividad efectividad del jarabe de sacarosa en deshidratación osmótica de

Enanas Comosus “Piña”, presentado por el Alumno Jorge Brian Zapata Boyer, ha

sido asesorado y revisado por mi persona, por tanto queda autorizado para su

presentación e inscripción a la Escuela de Posgrado de la Universidad Nacional de

Tumbes para su revisión y aprobación correspondiente.

Tumbes, 20 de julio de 2014.

_____________________________________

DR. GERARDO CRUZ CERRO

Asesor del Proyecto de Tesis

RESPONSABLES

............................................................ JORGE BRIAN ZAPATA BOYER

EJECUTOR

............................................................ DR. GERARDO CRUZ CERRO

ASESOR

JURADO DICTAMINADOR

............................................................ __________________________________

PRESIDENTE

............................................................ __________________________________

MIEMBRO

............................................................ __________________________________

MIEMBRO

............................................................ __________________________________

MIEMBRO

............................................................ __________________________________

MIEMBRO

I. INFORMACION GENERAL

1. TITULO.

Difusividad efectiva del jarabe de sacarosa en deshidratación osmótica de

Ananas Comosus “Piña”,

2. AUTOR.

2.1 Nombre : Jorge Brian zapata Boyer

2.2. Correo Electrónico : abity_01@hotmail.com

3. ASESOR.

3.1 Nombre : Gerardo Cruz Cerro.

3.2 Grado Académico : Doctor Ciencias Ambientales.

3.3 Título Profesional : Ingeniero esquindustrial.

3.3. Correo Electrónico :

4. TIPO DE INVESTIGACIÓN

4.1 De acuerdo al fin que se persigue : Aplicada.

4.2 De acuerdo al Diseño de la Investigación : Experimental.

5. ÁREA Y LÍNEA DE INVESTIGACIÓN.

5.1 Área :

5.2 Línea de investigación :

LUGAR DE EJECUCIÓN E INSTITUCIÓN

Lugar : Distrito de Tumbes

Institución : Universidad Nacional de Tumbes

6. PERIODO DE EJECUCIÓN

6.1 Fecha de inicio :

6.2 Fecha de finalización :

COSTO TOTAL DEL PROYECTO Y FINANCIAMIENTO

Costo total : S/.

Financiamiento : Universidad Nacional de Tumbes 50%

Financiamiento propio 50%

II. PLAN DE INVESTIGACION

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

1.1. Situación Problemática.

La tendencia global del mercado referente a la alimentación se inclina cada

vez más a la búsqueda de alimentos naturales, cuyo contenido de aditivos

sea el mínimo posible; debido a lo cual la industria está desarrollando

alimentos mínimamente procesados, es decir, alimentos que gracias a un

proceso sencillo efectuado para aumentar la vida útil, conserven

características que son similares a las de la materia prima en su estado

fresco. Y uno de los métodos más utilizados para el logro de este objetivo

es la deshidratación osmótica por sacarosa.

1.2. Formulación del Problema de Investigación.

¿Es posible aplicar el proceso de deshidratación osmótica para obtener la

concentración optima del de jarabe de sacarosa en Ananas Comosus

“Piña”?

1.3. Justificación.

Los principales aportes de la presente investigación serían:

a. La deshidratación osmótica de alimentos ha ganado mucho interés como

una alternativa para la industria de procesamiento de alimentos. La

deshidratación osmótica no baja la humedad del producto lo suficiente,

como para hacerlo estable en anaquel, por lo que se considera como un

retratamiento. Consecuentemente se utiliza como pre tratamiento en

deshidratación por aire, congelamiento y vacío para obtener un producto

estable en anaquel (Silveira et. al. 1996).

b. Brennan (2006), la deshidratación osmótica consiste en la inmersión de

trozos pequeños de frutas o vegetales en una solución de azúcar o sal con

una concentración osmótica mayor que el alimento, el agua pasa del

alimento a la solución por la influencia del gradiente de la presión osmótica;

y la actividad de agua es reducida. Un término más acertado para este

proceso es concentración osmótica, porque este proceso es un

procesamiento intermedio y no garantiza la estabilidad en anaquel del

producto. En este proceso la pared celular actúa como una membrana

semipermeable, perdiendo agua y reteniendo sólidos.

c. Estudios realizados por Hernández et. al. (2006), sobre deshidratación

osmótica de papaya (Carica papaya), demostraron que al aumentar la

concentración de sacarosa en la solución osmótica condujo a una mayor

pérdida de agua de las frutas hacia la solución osmótica. La influencia de la

solución osmótica en la transferencia efectiva de masa es más fuerte que la

influencia de la temperatura en el proceso.

d. Silveira et. al. (1996), concluyeron que la perdida de agua y la ganancia de

solidos por parte de la fruta aumenta a medida que aumenta la

concentración de la solución osmótica y la temperatura.

e. Productos que han sido deshidratados osmóticamente antes de secarlos,

tienen algunas ventajas sobre los que han sido secados de la forma

tradicional: Mejoran el color y sabor porque los productos no han sido

expuestos a altas temperaturas por largo tiempo. Tienen una mayor

retención de nutrientes durante una subsecuente deshidratación por aire.

Existe un ahorro de energía, porque en el pre- tratamiento se elimina cerca

de 50% del contenido de agua, esta reducción en el contenido de agua

reduce el uso de energía (Ramaswamy y Marcotte 2005).

f. Según Barbosa y Vega (2000), la deshidratación osmótica es una

tecnología segura y eficiente utilizada en la conservación de frutas y

verduras. La deshidratación osmótica es tan rápida como la de aire o la

atomización, ya que la eliminación de agua se produce sin un cambio de

fase.

g. La ganancia de solidos como la perdida de agua aumenta al hacerlo la

relación entre el jarabe y la masa del alimento. En estudios realizados sobre

el efecto de la relación entre el jarabe y la masa de frutas sobre el

tratamiento osmótico de pina a 21°C, se observó que la perdida de agua

aumentaba hasta que la razón jarabe-fruta llegaba a 4-1 (Rahman2003).

2. MARCO REFERENCIAL DEL PROBLEMA.

2.1. Antecedentes

Algunos de los estudios realizados en deshidratación de frutas son:

Durante la investigación de los procesos de deshidratación osmótica

realizados en la piña se han realizado diferentes estudios en cuanto al

comportamiento de la operación en esta fruta. Estudios iniciales, realizados

analizaron el efecto dela deshidratación osmótica en la piña, evaluando el

comportamiento del producto como un alimento auto estable, que a su vez

preserva las propiedades organolépticas del producto, siendo estas

similares a las de un producto fresco (Carrascal Jacome, 1997).

Hernández (2008), elaboro un producto a base de frutas deshidratadas en

donde evaluó la aceptación de los consumidores al utilizar banano (Musa

paradisiaca) y pina (Ananas comosus) en combinación con dos tipos de

chocolate de cobertura.

Santillan (2004), utilizo deshidratación osmótica y fritura como métodos de

procesamiento para la elaboración tajaditas de mango (Mangifera indica).

Fernández et. al. (2006), utilizaron deshidratación osmótica en combinación

con deshidratación por convección para la preservación de papaya (Carica

papaya), concluyeron que al aumentar la concentración del jarabe utilizado,

la fruta pierde mayor humedad.

Lombard et. al. (2008), desarrollaron un estudio sobre deshidratación

osmótica en pina (Ananas comosus), como un pre-tratamiento,

determinaron que al aumentar la temperatura la perdida de agua en la fruta

aumento y que al aumentar la concentración del jarabe aumento la

ganancia de sólidos en la misma.

2.2. BASES TEORICAS CIENTIFICAS

2.2.1. DESHIDRATACIÓN OSMOTICA

La Deshidratación Osmótica (DO) es una técnica que aplicada a

productos frutihortícolas permite reducir su contenido de humedad

(hasta un 50-60 % en base húmeda) e incrementar el contenido de

sólidos solubles. Si bien el producto obtenido no es estable para su

conservación, su composición química permite obtener, después de

un secado con aire caliente o una congelación, un producto final de

buena calidad organoléptica.

2.2.2. FUNDAMENTOS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMOTICA

DIRECTA

Con el objeto de definir la ósmosis, es preciso definir antes la

difusión. Esta última es el acto por el cual, dos cuerpos en contacto,

se van mezclando lentamente por sí mismos. Este fenómeno es

debido a la energía cinética que tienen las moléculas, por la cual se

hallan en continuo movimiento.

2.2.3. EMPLEO EN LA DESHIDRATACION OSMOTICA EN

FRUTAS

La aplicación del fenómeno de ósmosis en la deshidratación de frutas

se puede lograr debido a que un buen número de piñas, que cuentan

con los elementos necesarios para inducir la osmosis.

Estos elementos corresponden a la pulpa, que en estas frutas

consiste en una estructura celular más o menos rígida que actúa

como membrana semipermeable. Detrás de estas membranas

celulares se encuentran los jugos, que son soluciones diluidas,

donde se hallan disueltos sólidos que oscilan entre el 5 a 18% de

concentración. Si esta fruta entera o en trozos se sumerge en una

solución o jarabe de azúcar de 60%, se tendría un sistema donde se

presentaría el fenómeno de ósmosis.

Los jugos en el interior de las células de la fruta están compuestos

por sustancias disueltas enagua, como ácidos, pigmentos, azúcares,

minerales, vitaminas, etc. Algunas de estas sustancias o compuestos

de pequeño volumen, como el agua o ciertos ácidos, pueden salir

con cierta facilidad a través de orificios que presentan la membrana o

pared celular, favorecidos por la presión osmótica que ejerce el

jarabe de alta concentración donde se ha sumergido la fruta.

2.2.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE

DESHIDRATACION.

La reducción del peso de la fruta sumergida en la solución o jarabe

concentrado durante un tiempo determinado, puede ser tomada

como indicador de la velocidad de deshidratación. (Figura n° 01)

La velocidad de pérdida de peso de una determinada fruta sucede

inicialmente de manera más acelerada con un progresivo retardo a

medida que avanza el tiempo de contacto con el jarabe.

Las investigaciones adelantadas han determinado que existen varios

factores que influyen en la velocidad de deshidratación. Estos

factores están estrechamente relacionados con las características

propias de la fruta y del jarabe, y de las condiciones en que se

pongan en contacto estos componentes de la mezcla.

Los factores que dependen de la fruta son: la permeabilidad y

características estructurales delas paredes o membranas celulares:

la cantidad de superficie que se ponga en contacto con el jarabe y la

composición de los jugos interiores de la pulpa.

2.2.5. CARACTERISTICAS Y USOS DE LAS FRUTAS Y LOS

JARABES OBTENIDOS.

Las frutas obtenidas mediante esta técnica pueden tener diferentes

características según el grado de estabilidad que almacenen. Este

grado de estabilidad dependerá del nivel de deshidratación

alcanzado durante la inmersión en el jarabe o por la aplicación de

técnicas complementarias de conservación.

Cuando se necesita un producto derivado de una fruta lo más

parecido a la fruta fresca pero de alta estabilidad, se debe recurrir a

complementar el producto mediante otras técnicas de conservación

como el frío (refrigerado, congelado), el calor (escaldado,

pasterizado) o los aditivos (sulfitado, sorbato, benzoato, ácido

ascórbido).

Generalmente mediante esta técnica se obtienen frutas que han

perdido cerca del 40% de su contenido en agua, lo que las convierte

en productos semielaborados que no son estables a temperatura

ambiente. En estas condiciones estas frutas pueden servir de

materias primas Semi elaboradas empleadas por otras industrias

como pueden ser, la de pastelería, la láctea, la de pulpas para

obtener concentrados.

También se pueden emplear como productos estables a condiciones

ambientales cuando han llegado a perder cerca del 70 % del agua,

semejante a las uvas pasas, pudiéndose emplear como pasa bocas

solo o mezclados.

Los jarabes usados y resultantes de la deshidratación también

pueden ser utilizados como ingredientes de otros productos. En otros

jarabes, luego de haber sido retirada la fruta, permanecen

compuestos extraídos de la misma, que conservan las características

de aroma, sabor y algo de color genuinos.

2.2.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA OSMOSIS.

Después de adelantar una serie de investigaciones durante los

últimos años a nivel de laboratorio y algunos ensayos en Planta

piloto, se ha logrado comprobar ciertas ventajas del proceso de

deshidratación osmótica aplicado principalmente a frutas. Algunas de

las ventajas logradas están relacionadas con la conservación de la

calidad sensorial y nutricional de las frutas.

El agua que sale de la fruta al jarabe de temperatura ambiente y en

estado líquido, evita las pérdidas de aromas propios de la fruta, los

que si se volatilizarían o descompondrían a las altas temperaturas

que se emplean durante la operación de evaporación que se practica

durante la concentración o deshidratación de la misma fruta mediante

otras técnicas.

La Ausencia de oxígeno en el interior de la masa de jarabe donde se

halla la fruta, evita las correspondientes reacciones de oxidación

(pardeamiento enzimático) que afectan directamente la apariencia

del producto final.

La deshidratación de la fruta sin romper células y sin poner en

contacto los sustratos que favorecen el oscurecimiento químico,

permite mantener una alta calidad al producto final. Es notoria la alta

conservación de las características nutricionales propias de la fruta.

La fruta obtenida conserva en alto grado sus características de color,

sabor y aroma. Además, si se deja deshidratar suficiente tiempo es

estable a temperatura ambiente (18ºC) lo que la hace atractiva a

varias industrias.

La relativa baja actividad de agua del jarabe concentrado, no permite

el fácil desarrollo de microorganismos que rápidamente atacan y

dañan las frutas en condiciones ambientales.

Esta técnica también presenta interesantes ventajas económicas,

teniendo en cuenta la baja inversión inicial en equipos, cuando se

trata de volúmenes pequeños a nivel de Planta piloto, donde

solamente se requieren recipientes plásticos medianos, mano de

obra no calificada, sin consumo de energía eléctrica y además los

jarabes que se producen, pueden ser utilizados en la elaboración de

yogurts, néctares, etc.) a fin de aprovechar su poder edulcorante y

contenido de aromas y sabores de la fruta osmodeshidratada.

3. HIPÓTESIS, VARIABLES Y OBJETIVOS.

3.1. Formulación de la Hipótesis

La concentración de jarabe de sacarosa al 60% de °Brix tiene un efecto

óptimo en la deshidratación osmótica de la piña.

3.2. Objetivos

1. Evaluar la concentración optima del jarabe y difusividad másica de la

sacarosa durante el deshidratado osmótica de Ananas comosus “Piña”.

4. DISEÑO METODOLOGICO.

4.1. Tipo de estudio

La presente investigación es de tipo experimental.

4.2. Materiales y Métodos

4.2.1 Materiales

Piñas

Miel de abeja

Sacarosa (azúcar de mesa)

Cuchillos

Tablas de cortar

Mesas de trabajo

Recipientes plásticos

Bolsas resellables

Guantes de látex.

Ácido Cítrico

Sorbato de potacio

4.2.2 Equipos

Refractómetro sper Scientific 0-80° Brix

Termómetro de bolsillo. Candy Thermometer

Balanza Acculab R. Capacidad 200 g.

Balanza And FS- 15 K. Capacidad 15 lb.

Estufa eléctrica Whirlpool R

Cortadora de vegetales Robot Coupe CL 30 Serie A

Medidor de Actividad de Agua AQUALAB R. Modelo 3TE.

Horno deshidratador de bandejas EXCALIBUR FOOD

DEHYDRATOR. Modelo # 3900.

Horno Fisher Scientific R105°C

Balanza analítica Ohaus AdventurerR

Balanza analítica Mettler R Modelo PM 200.

4.3. Métodos

4.3.1 Procedimiento Para la elaboración de la piña por

deshidratación osmótica se utilizó el procedimiento que se

describe a continuación. Diagrama de flujo (Figura N° 02)

1. Selección: Se utilizarán piñas maduras, luego se almacenaron a

4°C, hasta el día que se utilizarán.

2. Limpieza pre-Operatoria: Se realiza la limpieza de utensilios y

equipo a utilizar, tal como lo establece el Manual General de

Limpieza y Sanitización de la planta (Caballero, 2009).

3. Pesado de la piña: Se toma el peso de la fruta entera para conocer

el rendimiento al final del proceso.

4. Lavado y desinfectado: las frutas son deben ser lavadas con agua

limpia para promover cualquier tipo de impureza que trajera del

campo, luego se sumergen en una solución de agua clorada de

50ppm (partes por millón), por un tiempo aproximado de dos

minutos.

5. Pelado: se retira la cascara dejando solamente la parte comestible

de la fruta.

6. Troceado: se corta la piña en trozos longitudinales,

aproximadamente cuatro pedazos.

7. Rebanado: se introducirá cada trozo de piña en la cortadora de

vegetales, este equipo corta la piña en rebanadas.

8. Pesado: se separan 250 g. de piña para cada tratamiento, se utiliza

una relación de 1:2 (fruta: Jarabe).

9. Escaldado: Los trozos de piña se escaldan por 2 minutos a 95 °C, y

luego se dejan reposar a temperatura ambiente durante 2 minutos

antes de la inmersión en almíbar.

10. Inmersión: se sumergen los trozos de piña previamente pesados en

los diferentes jarabes, luego se toma el tiempo de inmersión: ocho y

veinticuatro horas y se tapa el producto para prevenir una posible

contaminación por hongos. Se agrega ácido cítrico (0.3%) para bajar el

pH, sorbato de potasio (1000 ppm) para inhibir los microorganismos y

bisulfito de sodio (150 ppm)  para conservar el color.

11.Drenado: Se retiran los trozos de piña de los diferentes jarabes y se

les quita el exceso de jarabe extendiéndolos en una maya.

12.Deshidratado: Se colocan los trozos de piña sobre las bandejas del

horno, y se determina un tiempo promedio de 8 horas.

13.Empaque: Una vez secada la fruta se colocan en bolsas resellables

para evitar el contacto con la humedad.

14.Almacenado: La fruta deshidratada se almacena a temperatura

ambiente aproximadamente 25°C.

4.3.2. Procedimiento para la elaboración de los jarabes se seguirá el

procedimiento que se describe a continuación.

1. Limpieza pre-Operatoria: Se realiza la limpieza de utensilios y equipo a

utilizar, tal como lo establece el Manual General de Limpieza y Sanitización

de la planta (Caballero, 2009).

2. Pesado de edulcorantes: Se pesan los dos edulcorantes utilizados

sacarosa y miel de abeja.

3. Pesado de agua: Se pesan la cantidad de agua que se utilizará para la

mezcla del jarabe de sacarosa y para el jarabe de miel de abeja.

4. Mezclado: Se mezclan todos los ingredientes hasta obtener una mezcla

homogénea.

5. Calentar solución de sacarosa: La solución de sacarosa se calienta hasta

que alcance 50°C, esto para evitar la formación de cristales.

6. Medir concentración: Se midió la concentración utilizando un

refractómetro, la concentración utilizada en ambos jarabes es de 60° Brix.

7. Colocar en recipientes: Los jarabes se colocan en recipientes de

plásticos, previamente lavados y desinfectados.

8. Almacenamiento: Los recipientes con los jarabes se almacenas a

temperatura aproximadamente a 25°C.

5. Referencias Bibliográficas:

Barbosa-Canovas, G; Vega-Mercado, H. 2000. Deshidratacion de Alimentos.

Zaragoza,Espana. Editorial Acribia. 297 p.

Caballero, I. 2009. Manual general de limpieza y sanitizacion para la Planta

Agroindustrial de Investigacion y Desarrollo.

Brennan, J. 2006. Food Processing Handbook. Alemania. Editorial Wiley- VCH.

p.102-104

Fernandes, FAN; Rodriguez, S; Gaspareto, OCT; Oliveira, EL. 2006. Optimization

ofosmotic dehydration of papaya followed by air- drying. Food Research

International. Elsevier, 39(4), p. 492-498.

Hernández, J. 2008. Desarrollo de un bocadillo a base de banano (Musa

paradisiaca) y piña (Ananas comosus) deshidratada cubierta con chocolate.

Proyecto de Tesis de Ingeniero en Agroindustria Alimentaria en el grado

académico de Licenciatura. Tegucigalpa, Honduras. Escuela Agrícola

Panamericana, Zamorano. 25 p.

Lombard, GE; Oliveira, JC; Fito P; Andres, A. 2008. Osmotic dehydration of

pineappleas a pre-treatment for further drying. Journal of Food Engineering.

Elsevier, 85(2), p. 277- 284.

Santillan, C. 2004. Procesamiento de tajaditas de mango (Mangifera indica)

variedad Tommy Atkins por de shidratación osmótica y fritura. Proyecto de

Tesis de Ingeniero en Agroindustria Alimentaria en el grado académico de

Licenciatura. Tegucigalpa, Honduras. Escuela Agrícola Panamericana,

Zamorano. 45 p.

Silveira, ETF; Rahman, MS; Buckle K. 1996. Osmotic Dehydration of pineapple:

kineticsand product quality. Food Research International, 29(3-4), p. 227-233.

Rahman, MS. 2003.Manual de conservación de los alimentos. Zaragoza, Espana.

Editorial Acribia. 863 p.

Ramaswamy, H; Marcotte, M. 2005. Food Processing: Principles and Applications.

New York. USA. Editorial Taylor & Francis. 420p.

6. Anexos:

Figura 01:

Flujo de proceso de Deshidratación de piña por medio osmótico Figura 02:

Curva A: Reducción porcentual de peso (%WR) en función del tiempo, de las muestras de piña en rodajas sumergidos en una solución de sacarosa de 60° Bx. Curva B: Valoración de la concentración (en o Bx) del jarabe durante el proceso osmótico (de lerici et., 1977).