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XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería

Deshidrataciónosmótica: alternativa

para conservaciónde frutas tropicales

Próspero Genina Soto

Desde la formación del Departamento de Biotecnologíay Bioingeniería se han abordado diversos temas sobreprocesos y tecnologías para aprovechamiento dealimentos siguiendo esta línea. Recientemente se inicióun estudio orientado a buscar la posibilidad de desa-rrollar alternativas de aprovechamiento y preservaciónde ciertos tipos de alimentos, en especial de frutastropicales producidas en nuestro país; la idea es obtenertecnologías relativamente sencillas con bajos montosde inversión y adecuadas a nuestras condiciones socioeconómicas. El tema de estudio seleccionado fue elde deshidratación osmótica (DO).

La reducción del contenido de agua de alimentos esuno de los métodos comúnmente empleados para supreservación. Las tecnologías más utilizadas están basadasen la evaporación del agua. En fechas relativamenterecientes la DO ha cobrado gran interés debido a las bajastemperaturas de operación usadas (20-50°C), lo cual evitael daño de productos termolábiles, además de reducir loscostos de energía para el proceso. La DO consiste ensumergir los alimentos en soluciones hipertónicas con elobjetivo de producir dos efectos principales: flujo de aguadesde el producto hacia la solución hipertónica y flujo desolutos hacia el interior del alimento. En algunos casos sepuede presentar la salida de solutos como son los ácidosorgánicos. Este fenómeno, aunque es poco importantepor el bajo flujo de sólidos perdidos, puede modificarsustancialmente algunas propiedades del fruto como sonlas organolépticas.

El Dr. Próspero Genina Soto es investigador titular del Departamentode Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav.

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El efecto neto de los flujos de salida de agua y gananciade sólidos ha sido estudiado por diversos autores, porejemplo, utilizando cubos de gel de agar expuestos adiferentes condiciones de temperatura y concentraciónde la solución osmótica. Se han identificado dos etapasen el proceso de DO. En la primera, denominada des-hidratación, la pérdida de agua es mayor que la gananciade sólidos y en una segunda etapa, llamada im-pregnación, se obtiene una ganancia de sólidos mayor ala pérdida de agua. En esta segunda etapa, la masa to-tal del sólido aumenta con el tiempo.

Dado el fenómeno de inclusión de solutos, la DO sepresenta como un método alternativo de formulación deproductos. En trabajos recientes se ha encontrado que laDO permite modificar la composición del producto y,como consecuencia, mejorar sus propiedades nutri-cionales, sensoriales y funcionales. Otra aplicaciónconsiste en aumentar la estabilidad durante el alma-cenamiento e incluso modificar el contenido de sólidosal final del proceso de DO. Dentro de ciertos límites, porejemplo usando soluciones de sacarosa y sal comosoluciones osmóticas, se puede incrementar el nivel dedeshidratación y disminuir la impregnación de sal enhongos, en un proceso de DO realizado en dos etapas.Se ha observado que la inclusión de azúcares protege lapigmentación de los vegetales, por lo que su aplicaciónpodría eliminar la necesidad de inactivar enzimas, procesocomúnmente aplicado para eliminar los problemas deoscurecimiento de vegetales.

El fenómeno de deshidratación osmótica se ha tratadode explicar a partir de los conceptos fundamentales detransferencia de masa al establecer el origen de las fuerzasimpulsoras difusivas involucradas. El mecanismo deimpregnación se considera que es producto de la casisaturación de las capas exteriores o superficiales; lamayoría de las explicaciones y el modelado y cálculo delos parámetros que los describen han sido calculados apartir de la segunda ley de Fick. Es importante mencionarque algunos de los trabajos publicados han sido realizadoscon substancias modelo, lo cual lleva muchas vecesimplícito el estudio de estructuras homogéneas. Sin em-bargo, es bien conocida la no homogeneidad de lasestructuras de los productos naturales, lo cual generaresistencias complejas durante el proceso de transferenciade masa.

Aplicaciones

De acuerdo a los efectos observados en los procesos dedeshidratación osmótica con relación al contenido desólidos en los frutos, no se considera que esta operaciónconstituya por sí misma un proceso de conservación, sinouna etapa de pretratamiento en operaciones como son elsecado o la congelación. A continuación se resumen lasposibles aplicaciones de la DO como pretratamiento paraoperaciones de conservación y acabado de alimento.

Los procesos de secado, al someter el producto a unproceso de deshidratación osmótica antes del mismo,permiten aumentar la capacidad de los secadores y elrendimiento de los productos finales. Esto conduce a unahorro de energía, a la reducción (o eliminación) delescalde, así como a mejorar la calidad de los productosnaturales, especialmente aquellos con característicastermolábiles.

En los mismos productos la actividad final del aguadebe ser tomada en cuenta. Por ejemplo, si ésta semantiene hasta un valor de 0.6, el proceso de secado serealiza bajo las condiciones normales de transferencia demasa; sin embargo, si la actividad del agua es inferior,debe considerarse la reducción de la velocidad detransferencia de masa de tipo convectivo, debido a lasaturación de la capa superficial del fruto que impide laentrada de agua.

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Al combinar los procesos de DO y secado, la velocidadde rehidratación de los productos normalmente disminuyecon relación a la de aquellos expuestos exclusivamente aun proceso de secado de tipo convectivo. La deshidrataciónosmótica, como tratamiento preliminar a la conservaciónde alimentos por congelación, permite trabajar contemperaturas de proceso no tan bajas, disminuir elconsumo de energía, aumentar la velocidad de proceso,así como modificar la estructura y características sen-soriales del producto. Todo lo anterior es resultado de ladisminución del contenido de agua. Por otro lado, al reducirel contenido de agua se reduce también el volumen delproducto, el volumen del empaque y, como consecuencia,los costos de distribución.

Para explicar el proceso de congelación de frutossometidos a un tratamiento previo de deshidrataciónosmótica se ha recurrido a la teoría de la transición vítrea.Según esta teoría, si el alimento es almacenado a unatemperatura inferior a la de transición vítrea, el aguacontenida en la fase del suero concentrado permaneceinmovilizada y por lo tanto no interviene en el proceso dedeterioro del alimento. Así, si mediante el proceso dedeshidratación osmótica se disminuye la concentración

de agua, entonces la temperatura de congelación puedeser disminuida a niveles de sobre enfriamiento.

Los métodos combinados son técnicas de conservaciónque pueden considerarse para procesado mínimo dealimentos. Estos métodos, como su nombre lo indica,enfatizan el uso de tecnologías que conducen a lapreservación de alimentos en que las característicasorganolépticas, tales como textura, sabor y color, sonsimilares a la de los productos frescos, sin comprometersu integridad. El efecto aditivo y sinergístico de factoresde conservación permite preservar el alimento con unamayor calidad que si se usa una sola técnica, por ejemplosecado.

Los métodos combinados, o efectos de barreras uobstáculos, reducen el crecimiento microbiano en ali-mentos al combinar factores de conservación tales comola disminución del pH, la inclusión de agentes anti-microbianos y el calentamiento moderado.

Tecnología alternativa

La deshidratación osmótica se presenta como unatecnología alternativa de conservación de frutos. Porejemplo, en el fenómeno de impregnación en frutos laselección adecuada de solutos osmóticos y de suconcentración permitirá controlar la actividad del aguaen éste, así como el pH. Bajo estas condiciones, es posiblellevar a cabo la adición de antimicrobianos que permitanaumentar el tiempo de vida del producto, especialmentede aquellos con alto contenido de humedad.

Finalmente, para propósitos de aplicación se puededecir que la DO es un método de conservación dealimentos factible de adaptarse en países con economíasemergentes, que produzcan frutas tropicales quenormalmente se consumen frescas por ser productosperecederos y que al someterse a tratamientos deprocesado mínimo puedan conservarse y exportarsemanteniendo muchas de sus propiedades. Otra de lasventajas es que su desarrollo e instrumentación no requierede grandes inversiones ni de equipos complejos o difícilesde obtener, además de que este tipo de productos seencuentra en regiones económicamente deprimidas.

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Bibliografía

1. P. Genina Soto, tesis doctoral, Cinvestav (2002).

2. A. Lenart , J.M Flink, J. Food Techn. 19, 65 (1984).

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4. D. Torreggiani, Technological aspects of osmoticdeshydratation in foods, in food preservation by mois-ture control. Fundamentals and Application (TechnomicPubl. Pennsylvania, 1995).