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Proceso de frutas cristalizadas: cascara de sandia y chayote (página 2)




Partes: 1, 2

De lo anterior se puede deducir que a mayor concentración de solutos en un compartimento, que puede ser una célula, mayor será la presión osmótica que posea, es decir mayor será su capacidad de absorber agua de la solución más diluida, de la cual está separada por la membrana permeable al agua.

3.3 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 frutas, como es el caso de la fresa, papaya, mango o melón entre otras, 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 70%, 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 en agua, 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.

La presión osmótica presente será mayor en la medida que sea mayor la diferencia de concentraciones entre el jarabe y el interior de los trozos de la fruta. El efecto de esta diferencia se ve reflejado en la rapidez con que es extraída el agua de la fruta hacia el jarabe. El valor de esta diferencia en el ejemplo anterior permite que los trozos de fruta se pierdan cerca del 40% del peso durante cerca de 4 horas de inmersión.

3.4 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 tomado como indicador de la velocidad de deshidratación.

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 de las 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.

La pulpa entera con cáscara, de características cerosas como la breva, al ser sumergida en el jarabe sufrirá una deshidratación más lenta que una fruta sin cáscara. Lo anterior se presenta por el " obstáculo " que constituye para la salida del agua, la cáscara que contiene sustancias de carácter aceitoso o ceroso. En recientes investigaciones se ha visto como con pretratamientos son sustancias que disuelven las ceras o la acción del calor (escaldado), se aumenta la permeabilidad de las paredes.

3.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA OSMOSIS

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 (18 ºC) 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 yoghurts, néctares, etc., a fin de aprovechar su poder edulcorante y contenido de aromas y sabores de la fruta osmodeshidratada.

Por otra parte el uso de azúcar (sacarosa) o jarabes y melazas están disponibles en nuestro medio rural, con la posibilidad de su reutilización bien sea en nuevos procesos o para edulcorar otros productos la hace una técnica interesante.

Entre las limitaciones que presenta esta técnica de ósmosis está que no a todas las frutas puede aplicarse. Por ahora solo se emplean las frutas que presentan estructura sólida y pueden cortarse en trozos. Tampoco se recomiendan las frutas que poseen alto número de semillas de tamaño mediano como la mora o guayaba. Algunas frutas pueden perder su poca acidez como el mango o la piña, aunque se puede corregir este inconveniente ajustando la acidez del jarabe a fin de que la relación de sabor ácido-dulce sea agradable al gusto.

Una característica en la operación de inmersión de la fruta en el jarabe es la flotación. Esto es debido a la menor densidad de la fruta que tendrá 5 a 6 veces menos brix que el jarabe y además a los gases que esta puede tener ocluidos. Cuando se intenta sumergir toda la masa de fruta dentro del jarabe se forma un bloque compacto de trozos que impiden la circulación del jarabe a través de cada trozo, con lo que se obtiene la ósmosis parcial de la fruta.

3.6 GENERALIDADES DE LA FRUTA CONFITADA

La fruta confitada es producto en el cual el agua celular esta sustituida por azúcar. La concentración de azúcar en la fruta debe ser entre 70 y 75%. Por el elevado contenido en azúcar, este producto se conserva durante largo tiempo sin medidas especiales.

El confitado consiste en remojar la fruta en jarabes cada vez más concentrados. De esta manera, el líquido celular es reemplazado por el jarabe. El confitado debe ser gradual porque cuando se pone la fruta directamente en un jarabe concentrado, la fruta se encoge y el azúcar se acumula en el exterior de la fruta y no penetra al interior. Después de que el producto haya alcanzado la concentración deseada, se somete a secado.

La fruta confitada se elabora a partir de frutas y hortalizas que tienen como característica principal su textura firme. Entre las frutas más usada se encuentra la papaya verde y entre las hortalizas se utiliza el nabo, zanahoria. También se produce fruta confitada a partir de la cáscara de sandía.

El proceso que se utiliza es una técnica bastante sencilla de conservación, en la cual el conservante principal es el azúcar.

Entre las ventajas observables, tenemos que la materia prima se conserva por un tiempo prolongado, sin haberla confitado. Esto permite que se pueda aprovechar la fruta/hortaliza y posterior a ello, confitarla.

El confitado se efectúa como sigue:

  • Se prepara el jarabe de 45° Brix a partir de azúcar blanca refinada. Se pone a hervir. La canastilla se coloca en un perol y se recubre la fruta con el jarabe hirviendo. El conjunto se deja en reposo hasta el día siguiente.

  • Se saca la canastilla y se deja escurrir el jarabe. Esta se pone a hervir. Cuando hierve se adiciona la fruta. El conjunto se hierve nuevamente y luego se deja en reposo dos días.

  • Se separa la fruta del jarabe y se agrega azúcar al jarabe hasta alcanzar los 55 °Brix. Se vuelve a poner la fruta en el jarabe y se da al conjunto un hervor. Enseguida se deja reposar durante cuatro días.

  • Se repiten las operaciones anteriores elevando la concentración hasta los 65 °Brix, agregando glucosa en lugar de azúcar. La fruta se deja reposar en el jarabe, durante seis días.

  • Se eleva la concentración con glucosa, como se indico, hasta 70°Brix dando un hervor al conjunto, que después se deja reposar durante siete días.

  • Terminando el confitado se eleva la temperatura del conjunto hasta 80 °C, para hacer fluido el jarabe, se saca la canastilla y la fruta se deja escurrir (editorial Trillas).

  • Drenado: se saca la fruta del recipiente de concentración y se pasa por un colador para eliminar el exceso de jarabe.

  • Secado: la fruta se seca a una temperatura de 60-65 °C durante 4 horas, en un secador con aire caliente.

La fruta confitada se utiliza para repostería, panadería y consumo directo. En el último caso es necesario efectuar un acabado, es decir el cristalizado o glaseado.

El cristalizado se efectúa para conferir una apariencia cristalizada a la fruta confitada. La fruta escurrida se sumerge por 5 segundos en agua hirviendo, se escurre el exceso de agua y se revuelve cada pieza en azúcar granulada (editorial Trillas).

3.7 CONTROL DE CALIDAD

Una fruta confitada de buena calidad es la que cumple con los requisitos que exigen las normas técnicas, tiene la aceptación, la preferencia del consumidor y puede competir con éxito en el mercado. Los requisitos de calidad están relacionados con las características sensoriales, la composición y las condiciones microbiológicas de la fruta confitada.

Los requisitos son los siguientes:

- Color: que sea uniforme y brillante

- Olor y sabor: dulce

- Textura: firme y blanda

- Apariencia: brillante, transparente, uniforme en el color y en el tamaño.

- Contenido de azúcar: debe de estar entre 68 a 70 ºBrix

- pH: debe de estar entre 4,0 a 4,5

- Humedad: el contenido máximo de agua debe de ser de

25%

- Requisitos microbiológicos: no debe contener bacterias, mohos o levaduras.

El control de calidad de la fruta confitada se realiza en dos etapas una es la evaluación sensorial y otra la evaluación técnica.

La evaluación sensorial consiste en evaluar a través de los órganos de los sentidos, las características de olor, color, textura, sabor y apariencia de la fruta.

3.8 FRUTAS

El chayote

Es un vegetal de apariencia dura y de suave sabor, también conocida como papa del aire, es una hortaliza trepadora de prolongada vida en comparación con otras frutas y vegetales. Pertenece a la familia de las cucurbitáceas y tiene un 90 % de agua, brinda abundancia de follaje en verano gran cosecha de sus frutos en el otoño. El chayote (del náhuatl chayotli, calabaza espinosa) tiene un color que va del verde oscuro al verde claro. Puede estar cubierto por espinas o no.

Algunos estudios concuerdan en que se puede procesar para ser enlatado o bien desarrollar productos azucarados a partir de su inmersión en almíbares.

También la pulpa se puede utilizar como base para la elaboración de salsas, como se hace con algunas frutas (ingredientes que aportan sólidos a las salsas.)

El Fruto de la sandia

Es una baya globosa u oblonga en pepónide formada por 3 carpelos fusionados con receptáculo adherido, que dan origen al pericarpo. El ovario presenta placentación central con numerosos óvulos que darán origen a las semillas. Su peso oscila entre los 2 y los 20 kilogramos. El color de la corteza es variable, pudiendo aparecer uniforme (verde oscuro, verde claro o amarillo) o a franjas de color amarillento, grisáceo o verde claro sobre fondos de diversas tonalidades verdes. La pulpa también presenta diferentes colores (rojo, rosado o amarillo) y las semillas pueden estar ausentes (frutos triploides) o mostrar tamaños y colores variables (negro, marrón o blanco), dependiendo del cultivar.

Cascara de sandia

Aunque en algunos casos usan la corteza para hacer varios platos de comida, la mayoría de personas las tiran en la basura después de comer la fruta dulce de la sandía.

Según la USDA, una investigación por el Servicio de Investigación Agrícola ha encontrado que la corteza de sandía contiene citrulina, un aminoácido que tiene un papel importante en el ciclo ureal del cuerpo humano, el cual remueve el nitrógeno de la sangre y ayuda a convertirlo a la orina. Allí es donde la citrulina ayuda a crear la arginina, otro aminoácido que le hace falta a alguna gente.

Curiosamente, la mayor cantidad de citrulina se concentra en la cáscara, la parte blanca que casi nadie consume.

DESARROLLO

CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA PRIMA

Características

Muestra A

Muestra B

Tipo de fruta

Cáscara de sandia

Chayote

Peso inicial

568 gramos

340 gramos

Color

Verde claro

Verde claro

Olor

Característico a sandia

Poco

Grados Brix

4

4

pH

6.59

6.16

Materiales y métodos

Muestra

  • Fruta: Cáscara de sandía (muestra A) y chayote (muestra B)

  • Acido cítrico: Se emplea para evitar la caramelización de los azucares y regular la acidez

  • Azúcar blanca: Se mezcla con el agua para obtener el jarabe, se obtienen diferentes concentraciones que van de 30, 50 y 70 °Brix.

  • Hidróxido de calcio: Es utilizado para dar firmeza a los tejidos de la fruta. Se emplea en una relación de 2:1, agua: fruta al 1% de la solución.

  • Agua

  • Agua destilada (para determinación de acidez)

Materiales y equipos

  • Cuchillo

  • Tablero de picar

  • Secador

  • Balanza

  • Refractómetro

  • Termómetro

  • Estufa

  • Olla

  • Cuchara

  • Escurridor

  • Medidor de pH

  • PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Selección y clasificación: Se seleccionan cascaras de sandia frescas, que no presenten golpes, daños físicos o magulladuras

Lavado y desinfectado: Se utilizan cepillos y agua clorada para garantizar la higiene y se lavan bien con agua y jabón. Luego son enjuagados con agua potable

Pelado: Se realiza de forma manual con la ayuda de un cuchillo

Pesado de las muestras: Se pesan y se toman las características fisicoquímicas y organolépticas

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Troceado: Se realizan cortes en cubo de 1 cm del mismo tamaño, con la ayuda de un cuchillo, y se realizas otros cortes tipo juliana.

Inmersión en Hidróxido de calcio al 1%: Imparte firmeza y mejora la textura de las frutas, ya que mantiene la integridad y estabilidad de los tejidos vegetales.

Se sumerge la fruta por tres horas y se está removiendo durante este tiempo. Se realiza con una relación 2:1 agua: fruta, a temperatura ambiente.

Muestra A= 11 gr de CaOH

Muestra B= 6.8 gr de CaOH

Preparación del jarabe a 30 °Brix: Se prepara el primer jarabe de sacarosa a 30 °Brix, ajustándose el pH de 3.5 a 4 con acido cítrico.

Es preparado en una relación de 1:1 de agua: fruta

Muestra A= Se pesan 568 gr de agua

Se adiciona el 0.37% de acido cítrico = 4.26 gr

Se adicionan 218 gr de azúcar

Muestra B= Se pesan 340 gr de agua

Se adiciona el 0.37% de acido cítrico = 2.5 gr

Se adicionan 126 gr de azúcar

Inmersión de la fruta en el jarabe: Se calienta el jarabe a 60° C, hasta que el azúcar se disuelva bien. Se sumerge las frutas en el jarabe calentado a esta temperatura y se remueve suave y constantemente hasta que llegue a los 60°C. Se mantiene a esta temperatura por diez minutos. Luego se mantuvo la fruta inmersa durante 15 horas en jarabe de 30 °Brix a una temperatura de 30° C para facilitar la difusión.

Preparación de la segunda solución del jarabe:

Se pesa el 30% del agua del primer jarabe y el resto se elimina.

Se adiciona el 0.37 de acido cítrico a las muestras:

Muestra A 763 gr * 0.37% acido cítrico =2.8 gr

Muestra B 441 gr *0.37% acido cítrico = 1.6 gr

Por diversas opiniones de los compañeros y docentes y para fines del experimento se realiza un balance de materiales, que la fruta mas el agua del líquido resulten los 50 °Brix, ya que en el lapso de las 15 horas de inmersión del primer jarabe el liquido. Se hicieron los siguientes cálculos:

Balance de materiales Muestra A

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Balance de materiales Muestra B

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Inmersión de la fruta en el segundo jarabe: Se sumerge la fruta por un tiempo mínimo de 12 horas. Por razones de tiempo se mantuvo la fruta por 6 horas. Se repite el mismo procedimiento de precalentar el jarabe a 60 °C y mantener la fruta por diez minutos y posteriormente almacenarla en un sitio con una temperatura de 30°C.

Preparación de la tercera solución del jarabe: Se pesa el 30% del peso total del segundo jarabe para utilizarlo es esta preparación.

Se realiza un balance de materiales para ambas muestras

Balance de materiales Muestra A

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Balance de materiales Muestra B

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Inmersión de la fruta en el tercer jarabe: Se sumerge la fruta por un tiempo mínimo de 12 horas. Se repite el mismo procedimiento de precalentar el jarabe a 60 °C hasta que se disuelva bien el azúcar y mantener la fruta por diez minutos y posteriormente almacenarla en un sitio con una temperatura de 30°C por un tiempo mínimo de 12 horas.

Escurrido y enjuagado de la fruta: Se escurre y se elimina el exceso del jarabe de la fruta y se procede a enjuagarla con agua potable para evitar que quede pegajosa, untuosa o mielosa.

Secado: Se preparan las muestras en bandejas para llevarlas al secador a una temperatura aproximada de 40°C.

4.4 FLUJOGRAMA DE OPERACIONES

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Resultados

  • Comparando el chayote con la sandia, en la tercera preparación del jarabe se pesaron las muestras. Se obtuvieron mejores rendimientos con la sandia ya que el chayote redujo su peso al 67% de su peso inicial.

  • Las operaciones aplicadas para el confitado o cristalización de la muestra A y B fueron las indicadas. El ultimo tratamiento térmico aplicado que es el secado de la fruta confitada, se realizo a 40 °C, por lo que fue un proceso demasiado lento. Y se obtuvieron en la muestra "A" el 74% de rendimiento; y en la muestra "B" el 71% de rendimientos. Estos datos son obtenidos del peso de la fruta seca – peso de la fruta enjuagada del tercer jarabe.

  • No existen en Nicaragua un reglamento técnico específico que se aplique a estos productos, ya que aunque la materia prima es muy abundante pero no son tradicionales para este tipo de procesamiento.

  • Se trabajó con acido cítrico como regulador de acidez, preparando jarabes a 30, 50 y 70 °Brix, con un pH entre 3.5-4 y una temperatura máxima de 60 °C en todos sus tratamientos térmicos. Con esto se pudo obtener un producto con el sabor, olor y sabor característicos de la fruta, por lo que se tuvo aceptación por las personas que lo degustaron.

  • Para la realización del proceso de frutas confitadas o cristalizadas no debe faltar el termómetro y el refractómetro ya que estos son aparatos muy importantes para la determinación de los parámetros del producto. La materia prima básica con la que se trabajo fue la fruta (Sandia y chayote) y el azúcar, sin utilizar ningún persevante químico.

Conclusión

El proceso de osmodeshidratación de de cascara de sandía y chayote es muy senillo y lento porque tanda mucho tiempo en realizarlo a nivel experimental. Pero esta sería una muy buena alternativa para el aprovechamiento del subproducto de la sandia como lo es la cascara. Ya que se obtuvieron buenos resultados en cuanto a las características organolépticas del producto, debido a su estructura fibrosa. Pero en el caso del chayote los rendimientos fueron muy bajos, debido a su alto contenido de agua. Según la degustación de las personas, tuvo mayor aceptación la fruta cristalizada de sandia.

Bibliografía

Editorial Trillas, 1999. Elaboración de frutas y hortalizas, Manuales para la educación agropecuaria, Industrias rurales 25, 2ed. México

Córdova, 2009. Deshidratación osmótica de frutas, Ingeniería de procesos, Universidad Nacional del centro del Perú, 30 pág. (consultado el 27/09/10)

Ficha técnica, Elaboración de fruta confitada. Soluciones Prácticas, Perú (Consultada el 28/09/10) http://www.solucionespracticas.org.pe/fichastecnicas/pdf/FichaTecnica6-Elaboracion%20de%20fruta%20confitada.pdf

Secretaria de Agricultura y Ganadería SAG. El Pataste. Honduras. http://www.sag.gob.hn/infoagro/cadenas/fichas/hortifruticola/Ficha%20Tecnica%20Pataste.pdf

Murillo Olga, Posibilidades de industrialización del chayote (consultado 30/09/10) http://www.cnp.go.cr/php_mysql/admin/KTML/uploads/files/boletines/chayote_FTP.pdf

(Consultado 30/09/10) http://www.ars.usda.gov/is/espanol/pr/2003/030221.es.htm

Manual Trillas, Frutas y hortalizas http://www.slideshare.net/raquelcorro17/frutas-y-hortalizas-1737903

Anexos

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Ilustración 1 Sandia

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Ilustración 2 Chayote preparado para el secado

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Ilustración 3 Productos en el secador

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Ilustración 4. Sandia preparada para el secado

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Ilustración 5. Chayote en jarabe a 70° Brix

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Ilustración 6. Sandia en jarabe a 70 °Brix

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Ilustración 7. Producto terminado

 

 

Autor:

Rosa Arelys Betancourth Raudales

Profesor: Msc. Tarsilia Silva

Managua, 01 de octubre del 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

MAESTRIA EN PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS

MODULO VII. PROCESAMIENTO DE FRUTAS Y HORTALIZAS

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