UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE

INGENIERA AGROINDUSTRIAL

EFECTO DE LA PROPORCIN DE PULPA DE

AGUAYMANTO/BERENJENA Y PORCENTAJE DE PECTINA

EN LA CONSISTENCIA Y SABOR DE LA MERMELADA

OBTENIDA A PARTIR DEL AGUAYMANTO (Physalis peruviana)

Y BERENJENA (Solanum melangena) UTILIZANDO EL

MTODO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA

TESIS

Para optar el Ttulo Profesional de

INGENIERO AGROINDUSTRIAL

AUTOR : Br. CESAR VLADIMIR GUTIERREZ HERNANDEZ

ASESOR : Ing. PAULINO NINAQUISPE ZARE

TRUJILLO PER

2011

i

DEDICATORIA

A Dios todo poderoso por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado

salud para lograr mis objetivos, adems de su infinita bondad y amor, que me ha guiado

y cuidado hasta hoy.

A ti Madre, Por haberme educado y soportar mis errores. Gracias a tus consejos, por el

amor que siempre me has brindado, por cultivar e inculcar ese sabio don de la

responsabilidad. Gracias por darme la vida! Te quiero mucho!

A ti padre a quien le debo todo en la vida, te agradezco el cario, tu ejemplo, la

comprensin, la paciencia y el apoyo que me brindaste para culminar mi carrera

profesional.

A mis hermanas por su amor incomparable, apoyndome y regandome cuando era

necesario y hacindome pasar momentos inolvidables. GRACIAS!

A ti Jenny mi amada esposa, por su interminable amor que en todo momento ha sido de

apoyo y fuerza, dndome esos empujoncitos que yo necesitaba, por la paciencia y

ternura con que responda en mis momentos de enojo y desesperacin Te amo.

A ti Alejandra Valentina. Mi hija, mi tesoro, y mi gran preciado amor. Por ser el

impulso vital en mi vida, porque forjas en mi toda la superacin. Esto es para ti, pues t

eres sin duda, la parte ms importante de mi vida. Gracias por ser mi hija, pero sin

http://www.taringa.net/tags/hijo

ii

AGRADECIMIENTO

A Dios por permitir el desarrollo de esta investigacin de manera exitosa.

A la Escuela de Ingeniera Agroindustrial de la Universidad Nacional de Trujillo, por

permitirme el acceso para la ejecucin de mi tesis.

A todos los docentes de la Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial

de la Universidad Nacional de Trujillo, por haber contribuido con sus conocimientos y

experiencias a lo largo de mi formacin profesional.

Para la culminacin de la presente tesis, he podido contar con la colaboracin de varias

personas, quienes con sus consejos, incentivos, conocimientos y esfuerzos han

contribuido de manera muy especial al desarrollo y culminacin de este trabajo, gracias

a todos ustedes los estimo mucho.

Ing. M.Sc. Paulino Ninaquispe Zare, docente de la Facultad de Ciencias Agropecuarias,

mi asesor y amigo, gracias por su tiempo, motivacin y dedicacin para la realizacin

de este trabajo.

A toda mi familia, por haberme dado todo su apoyo y consejo en los momentos que lo

necesitaba.

A mis amigos por estar siempre apoyndome y acompandome cuando lo necesito.

iii

RESUMEN

Con el objetivo de evaluar el efecto de la proporcin de pulpa de aguaymanto/berenjena

y porcentaje de pectina en la consistencia y sabor de la mermelada obtenida a partir del

aguaymanto (Physalis peruviana) y berenjena (Solanum melangena) utilizando el

mtodo de superficie de respuesta; se realiz el presente trabajo de investigacin.

Las variables fueron proporcin de aguaymanto/berenjena en el rango de 1/1 a 5/1, y el

porcentaje de pectina en el rango de 0.05 a 0.8% sobre las variables de respuesta que

fueron el sabor y la consistencia en la mermelada.

Los valores ms adecuados de las variables del proceso se determin mediante el

mtodo de optimizacin por diseos experimentales; empleando un diseo 22

incluyendo 4 axiales y 3 centrales; el cual permiti obtener los modelos que definen el

comportamiento de las variables independientes de proporcin aguaymanto/berenjena y

porcentaje de pectina respecto a las dependientes para las respuestas consistencia y

sabor. Los modelos fueron altamente significativos con un (p

iv

ABSTRACT

In order to evaluate the effect of the proportion of pulp aguaymanto/eggplant and

percentage of pectin in consistency and flavor of the jam from the aguaymanto (Physalis

peruviana) and eggplant (Solanum melangena) using the response surface method , was

conducted this research.

The variables were proportion of aguaymanto / eggplant in the range of 1/1 to 5/1, and

the percentage of pectin in the range of 0.05 to 0.8% of the response variables were the

taste and consistency of jam.

The appropriate values of process variables was determined by the method of

experimental design optimization, a design using 22 including 4 axial and 3 central,

which allowed obtaining models that define the behavior of the independent variables of

proportion aguaymanto / eggplant and percentage of pectin in respect of dependents to

the answers consistency and taste. The models were highly significant at (p

v

NDICE GENERAL

DEDICATORIA .......................................................................................................................... i

AGRADECIMIENTO ................................................................................................................. ii

RESUMEN ................................................................................................................................ iii

ABSTRACT ............................................................................................................................... iv

NDICE GENERAL.....................................................................................................................v

NDICE DE TABLAS .............................................................................................................. vii

NDICE DE FIGURAS ............................................................................................................ viii

I. INTRODUCCIN ...............................................................................................................1

II. REVISIN DE LITERATURA ...........................................................................................4

2.1. Aguaymanto (Physalis peruviana) ...............................................................................4

2.1.1. Conservacin y valor nutritivo .............................................................................6

2.2. Berenjena (Solanum melangena) ..................................................................................7

2.2.1. Conservacin y valor nutritivo .............................................................................8

2.3. Mermelada .................................................................................................................. 10

2.4. Materias primas e insumos para la elaboracin de mermelada ................................... 11

2.4.1. Frutas .................................................................................................................. 11

2.4.2. Azcar ................................................................................................................ 11

2.4.3. cido Ctrico ...................................................................................................... 11

2.4.4. Pectina ................................................................................................................ 11

2.4.5. Defectos en la Elaboracin de Mermeladas. ....................................................... 13

2.5. Optimizacin por diseos experimentales .................................................................. 14

2.5.1. Superficie de respuesta. ...................................................................................... 16

2.5.2. Diseo Compuesto Central ................................................................................. 17

III. MATERIALES Y MTODOS ....................................................................................... 19

3.1. Lugar de ejecucin ..................................................................................................... 19

3.2. Materiales ................................................................................................................... 19

3.2.1. Material biolgico .............................................................................................. 19

3.2.2. Materiales e insumos de experimentacin .......................................................... 19

3.2.3. Equipos e instrumentos ....................................................................................... 20

3.3. Mtodos ...................................................................................................................... 20

3.3.1. Proceso de obtencin de mermelada de Aguaymanto (Physalis peruviana) y

Berenjena (Solanum melangena). ....................................................................................... 20

vi

3.3.2. Descripcin del flujo de elaboracin de mermelada de Aguaymanto (Physalis

peruviana)) y Berenjena (Solanum melangena). ................................................................. 22

3.3.3. Ensayos de caracterizacin de la materia prima .................................................. 23

3.3.4. Anlisis sensorial ................................................................................................ 23

3.3.5. Mtodo de Medicin de Consistencia ................................................................. 24

3.3.6. Diseo experimental ........................................................................................... 25

3.3.7. Anlisis estadstico ............................................................................................. 27

3.3.8. Validacin del modelo matemtico..................................................................... 29

IV. RESULTADOS Y DISCUSIN .................................................................................... 30

4.1. Resultados experimentales de los ensayos realizados ................................................. 30

4.2. Modelaje matemtico y optimizacin segn DCCR ................................................... 31

4.3. Efecto de la proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina ..................... 33

4.4. Validacin experimental del modelo .......................................................................... 37

V. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 38

VI. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 39

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 40

VIII. ANEXOS ....................................................................................................................... 43

7.1. Ensayos para la caracterizacin de la materia prima ................................................... 43

7.2. Fotografas de la experimentacin .............................................................................. 45

7.3. Resultados complementarios ...................................................................................... 47

7.4. Ficha de evaluacin para el sabor de mermelada ........................................................ 53

vii

NDICE DE TABLAS

Tabla 1. Composicin Nutricional de Aguaymanto .....................................................................5

Tabla 2. Vitaminas presentes en algunos frutales andinos ..........................................................6

Tabla 3. Composicin qumica de la pulpa del Aguaymanto .......................................................7

Tabla 4. Composicin valor nutricional en 100g de pulpa de berenjena ......................................9

Tabla 5. Formulaciones para Elaborar Mermelada .................................................................... 10

............................................................... 25

Tabla 7. Valores utilizados en DCCR para dos factores. ........................................................... 26

Tabla 8. Matriz codificada y valores reales en las respuestas consistencia (Y1) y sabor (Y2). .. 27

Tabla 9. Coeficientes de Regresin para las Respuestas Y ....................................................... 28

Tabla 10. ANVA para las respuestas Y .................................................................................... 29

Tabla 11. Resultados experimentales de los ensayos realizados ................................................ 30

Tabla 12. Coeficiente de regresin de los modelos obtenidos ................................................... 31

Tabla 13. Anlisis de varianza de los modelos de regresin ...................................................... 33

Tabla 14. Anlisis de varianza de la variable Sabor .................................................................. 35

Tabla 15. Anlisis de varianza de la variable consistencia ........................................................ 36

Tabla 16. Valores de consistencia experimental y previsto por el modelo. ............................... 37

Tabla 17. Valores de sabor experimental y previsto por el modelo. .......................................... 37

Tabla 18. Datos para la determinacin de humedad de aguaymanto ......................................... 50

Tabla 19. Datos para la determinacin de humedad de berenjena ............................................. 50

Tabla 20. Determinacin de Brix de aguaymanto...................................................................... 50

Tabla 21. Determinacin de Brix de berenjena ......................................................................... 50

Tabla 22. Datos utilizados para obtener la consistencia promedio de mermelada ..................... 51

Tabla 23. Resultados de la evaluacin sensorial para el sabor de mermelada............................ 52

viii

NDICE DE FIGURAS

Figura 1. Fruto de Aguaymanto...................................................................................................5

Figura 2. Diagrama de flujo para la elaboracin de mermelada de Aguaymanto y berengena. . 21

Figura 3. Escala no estructurada usada para medir el sabor de la mermelada de aguaymanto y

berenjena. ................................................................................................................................... 24

Figura 4. Esquema de la proporcin de la pulpa de aguaymanto/berenjena y % de pectina en la

consistencia y sabor de la mermelada. ........................................................................................ 25

Figura 5. Superficie de respuesta de la variable Sabor .............................................................. 34

Figura 6. Superficie de contornos del efecto de % de pectina y proporcin de pulpa

aguaymanto/berenjena en el sabor de mermelada. ..................................................................... 34

Figura 7. Superficie de respuesta de la variable consistencia .................................................... 36

Figura 8. Superficie de contornos del efecto de % de pectina y proporcin de pulpa

aguaymanto/berenjena en la consistencia de mermelada. .......................................................... 36

Figura 9. Intercepcin de las superficies de contorno de las variables de estudiadas (sabor

sombreado y porcentaje de pectina lneas). ............................ 45Error! Marcador no definido.

Figura 10. Seleccin de la materia prima .................................................................................. 45

Figura 11. Caracterizacin de la materia prima ......................................................................... 45

Figura 12. Mermelada obtenida de la presente investigacin .................................................... 46

Figura 13. Medicin de la consistencia de la mermelada .......................................................... 46

Figura 14. Ejecucin experimental de la medicin de consistencia ........................................... 47

Figura 15. Consistmetro usado para medir la consistencia ...................................................... 47

Figura 16. Diagrama de Pareto para la variable consistencia. ................................................... 48

Figura 17. Valores predichos frente a valores observados del modelo de regresin de la variable

consistencia. ............................................................................................................................... 48

Figura 18. Diagrama de Pareto para la variable sabor. .............................................................. 49

Figura 19. Valores predichos frente a valores observados del modelo de regresin de la variable

sabor. .......................................................................................................................................... 49

1

I. INTRODUCCIN

El hombre consume productos alimenticios para obtener la energa y los nutrientes necesarios

para subsistir. Entre los vegetales, las hortalizas y las frutas han sido utilizadas desde el principio

de los tiempos y en su seleccin influyen, adems de los nutrientes que aportan, los atractivos

colores y sabores que presentan. El ser humano fue adquiriendo y asentando poco a poco

determinadas costumbres alimentarias a las que denominamos hbitos alimentarios. Estas

costumbres dependen de normas culturales y de la disponibilidad de productos alimenticios al

alcance de la mano, entre otros factores. En los citados hbitos alimentarios debemos incluir, no

slo la eleccin de los productos alimenticios en s mismos, sino tambin la forma de

elaborarlos, sin olvidar los mtodos de conservacin. Los alimentos de origen vegetal incluyen

semillas (cereales, legumbres, frutos secos), tubrculos y races, que aportan gran cantidad de

energa junto a nutrientes esenciales, y frutas y hortalizas, que son grupos de enorme inters por

los beneficiosos de su ingesta. Su riqueza en vitaminas, elementos minerales y fibra, hacen que

su consumo sea imprescindible para conseguir una alimentacin sana y equilibrada (Cmara et

al., 2003).

En el Per segn la norma tcnica nacional, la mermelada de frutas es un producto de

consistencia pastosa o gelatinosa que se ha producido por la coccin y concentracin de frutas

sanas combinndolas con agua y azcar, la elaboracin de mermeladas es hasta ahora uno de los

mtodos ms comunes para conservar las frutas y su produccin casera es superior a la

produccin hecha masivamente. Las caractersticas ms saltantes de la mermelada es su color

brillante y atractivo, adems debe parecer gelificada sin mucha rigidez de forma tal que pueda

extenderse perfectamente. Debe tener por supuesto un buen sabor afrutado, Tambin debe

conservarse bien cuando se almacena en un lugar fresco, preferentemente oscuro y seco.

(Colquichagua y Ortega, 2005).

Todos los que tienen experiencia en la elaboracin de mermeladas saben que resulta difcil tener

xito en todos sus atributos, incluso cuando se emplea una receta bien comprobada debido a la

variabilidad de los ingredientes en general, principalmente de la fruta. Las frutas difieren segn

sea su variedad y su grado de madurez, incluso el tamao y la forma de las cacerolas empleadas

2

para la coccin influyen sobre el resultado final al variar la rapidez con que se evapora el agua

durante la coccin (Coronado e Hilario, 2001).

Lo primero a considerar en la elaboracin de mermelada es la fruta, que ser tan fresca como sea

posible. Con frecuencia se utiliza una mezcla de fruta madura con fruta que recin ha iniciado su

maduracin y los resultados son bastante satisfactorios. La fruta demasiado madura no resulta

apropiada para preparar mermeladas, ya que no gelificara bien. Entre las frutas que se emplean

en la elaboracin de mermeladas se puede mencionar: papaya, fresa, naranja, frambuesa, ciruela,

pera, mora, albaricoque, durazno, pia, entre otras. En el Per existen diferentes especies nativas

a partir del cual se pueden preparar mermeladas de calidad, por ejemplo de sauco, moras, tuna,

berenjena, aguaymanto (Coronado e Hilario, 2001).

La elaboracin de mermelada de Aguaymanto (Physalis peruviana), es una de las alternativas

aprovechar los mltiples beneficios que proporciona como rentabilidad y ayuda a la salud

humana, ya que es un producto orgnico y saludable.

La berenjena (Solanum melangena), es un frutal andino con que cuenta el pas y que posee

cualidades organolpticas, nutricionales y teraputicas muy aceptables, y al igual que la mayora

de productos alimenticios, es perecedero por deterioro fsico, qumico y biolgico.

Por tal razn se ha puesto en marcha el presente trabajo de investigacin para incentivar el

consumo de un nuevo producto (mermelada de aguaymanto y berenjena) que tienen un fin

especfico dentro de la dieta en las personas. As mismo reconocer que en el proceso de

elaboracin se aseguran las propiedades nutricionales que brindan estos frutos al cuerpo humano,

que dentro de la evidencia cientfica se han podido comprobar sus propiedades nutricionales.

En el siguiente trabajo de investigacin se plante el siguiente problema: Cul ser el efecto de

la proporcin de la pulpa de aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina en la consistencia y

sabor de la mermelada obtenida a partir del aguaymanto (Physalis peruviana) y berenjena

(Solanum melangena) utilizando el mtodo de superficie de respuesta?

3

Estableciendo como objetivo general:

Evaluar el efecto de la proporcin de la pulpa de aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina

en la consistencia y sabor de la mermelada obtenida a partir del aguaymanto (Physalis peruviana)

y berenjena (Solanum melangena) por el mtodo de superficie de respuesta.

Y objetivos especficos:

Determinar la proporcin ptima (1/1 a 5/1) en cuanto a la consistencia y sabor de la mermelada

obtenida a partir de aguaymanto (Physalis peruviana) y berenjena (Solanum melangena)

utilizando el mtodo de superficie de respuesta.

Determinar el porcentaje ptimo de pectina (0.05 0.8 %) en cuanto a la consistencia y sabor de

la mermelada de aguaymanto (Physalis peruviana) y berenjena (Solanum melangena) utilizando

el mtodo de superficie de respuesta.

4

II. REVISIN DE LITERATURA

2.1. Aguaymanto (Physalis peruviana)

El Aguaymanto es una fruta pequea de los andes y se comercializa en pequea escala en los

mercados de la sierra del Per, Venezuela, Ecuador, Colombia y ha ido creciendo, llegando a

conquistar otros mercados como: Alemania, Gran Bretaa, Estados Unidos de Norte Amrica,

Holanda, Francia, Suiza, Suecia, Dinamarca, Italia, Canad, Blgica, Espaa, etc. (Moreiras,

2001).

La uchuva, uvilla o tambin conocida como tomate silvestre (Physalis peruviana), en Chalaco,

sierra de Piura se le conoce como suburrron, pertenece a la familia de las solanceas, es decir

posee caractersticas similares a la familia de la papa, el tomate y el tabaco, aun cuando su

crecimiento es arbustivo. Es una planta silvestre y semisilvestre originaria del Per crece entre

los 1800 y 2800 m.s.n.m. temperatura promedio entre los 13-18C. se cultiva en zonas tropicales

y subtropicales el cultivo se propaga por semillas, para lo cual requiere desarrollar semilleros

para su germinacin y posterior trasplante al terreno definitivo el tiempo entre la iniciacin del

semillero y la primera cosecha es de aproximadamente 8 meses. Periodo til de la planta es de

ocho a once meses a partir de entonces disminuye en la productividad y calidad de la fruta.

Siendo la vida til de 3 aos (Dimitri ,1995).

El fruto es redondo amarillo y dulce vara el tamao desde de 1.2 a 3 centmetros de dimetro, y

un peso de 4 a 12 gramos tiene una cscara protectora natural que aumenta la posibilidad de

almacenamiento por largos tiempos y proteccin de los microorganismos.

Hoy ha conquistado importantes mercados en la Unin Europea y Estados Unidos. Sus

principales consumidores son Inglaterra y Alemania.

Actualmente se cultiva en Colombia, Ecuador, California, Sudfrica, Australia, Kenya, India,

Egipto, el Caribe, Asia y Hawi.

El aguaymanto fue una fruta conocida por los incas y su origen se atribuye a los valles bajos

andinos de Per y Chile. La fruta es redonda - ovoide, del tamao de una uva grande, con piel

lisa, cercea, brillante y de color amarillo dorado naranja; o verde segn la variedad. Su

5

carne es jugosa con semillas amarillas pequeas y suaves que pueden comerse. Cuando la flor

cae el cliz se expande, formando una especie de capuchn o vejiga muy fina que recubre a la

fruta. Cuando la fruta est madura, es dulce con un ligero sabor agrio (Convenio MAG-IICA,

2001).

Seplveda y Saenz (1994), califica al aguaymanto como una fruta de alta acidez, sealando un

valor de 1.3-1.7% de acidez expresado como cido ctrico.

Figura 1. Fruto de Aguaymanto

Tabla 1. Composicin Nutricional de Aguaymanto

Componentes Contenido de 100 g. de

la parte comestible

Valores diarios recomendados (basados en

una dieta de 2000 caloras)

Humedad 78,90%

Carbohidratos 16 g. 300 g.

Cenizas 1,01 g.

Fibra 4,90 g. 25 g.

Grasa total 0,16 g. 66 g.

Protena 0,05 g.

cido ascrbico 43 mg. 60 mg.

Calcio 8 mg. 162 mg.

Caroteno 1,61 mg 5000 IU

Fsforo 55,3 mg 125 mg.

Hierro 1,23 mg 18 mg.

Niacina 1,73 mg. 20 mg.

Rivoflavina 0,03 mg 1,7 mg.

Fuente: Convenio MAG-IICA, 2001.

6

Tabla 2. Vitaminas presentes en algunos frutales andinos

Frutal Vit.

A B1 (mg) B2 (mg.)

Niacina

(mg.)

Vit. C

(mg.)

Aguaymanto (a) 243 0.10 0.03 1.70 43.0

Pepino dulce (b) 28 0.04 0.05 0.58 29.7

Tomate de rbol (c) 77 0.10 0.30 1.07 29.0

Tumbo (b) 159 0.02 0.11 4.56 66.7

Fuente: (a) National Research Council, 1989; (b) Tabla de valor nutritivo de los alimentos

peruanos. Collazos, 1975; (c) MSP, ININMS, Ecuador, Composicin qumica de los

alimentos ecuatorianos. Citado por Ayala (2003).

2.1.1. Conservacin y valor nutritivo

Los frutos cosechados tienen una conservacin varias semanas con capacho, 4 meses en fro.

Alimento energtico natural ideal para nios, deportistas y estudiantes, por su alto contenido

de provitamina A y vitamina C, posee tambin algunas del complejo de vitamina B.

El aguaymanto acta como un potente antioxidante previniendo el envejecimiento celular y

la aparicin de cncer, favorece la cicatrizacin de las heridas y combate algunas alergias

como el asma. La composicin qumica y valor nutritivo de la pulpa se muestra en la Tabla 3.

7

Tabla 3. Composicin qumica de la pulpa del Aguaymanto

Componentes Contenidos de 100 g. de aguaymanto

Humedad 78.90 %

Carbohidratos 16 g

Ceniza 1.01 g

Fibra 4.90 g

Grasa total 0.16 g

Protena 0.05 g

cido ascrbico 43 mg

Calcio 8 mg

Caroteno 1.61 mg

Fsforo 55.30 mg

Hierro 1.23 mg

Niacina 1.73 mg

Riboflavina 0.03 mg

Fuente: Moreiras, (2001).

2.2. Berenjena (Solanum melangena)

Es conocido con otros nombres como: tomate de rbol, tamarillo, berenjena de la familia

Solamaceae, cuyo nombre cientfico Solanum melongena. El tomate de rbol corresponde al tipo

biolgico de arbusto semileoso, alcanza 2 3 metros de altura, presenta ciclo vegetativo

perenne. Crece en zonas con altitudes que varan de 1000 a 3000 msnm. En altitudes inferiores a

1000 msnm no fructifica bien porque durante la noche la temperatura no son lo suficiente baja.

Es una planta de climas templados y fros. Su temperatura est entre 13 a 24 C siendo la

ptima entre 16 y 19 C. No necesita gran humedad atmosfrica, razn por la cual, se cultiva

frecuentemente en zonas altas de clima seco.

La produccin empieza al ao y medio o dos aos despus de la siembra, siendo intensa

solamente por 4 5 aos (5 meses /ao) pudiendo durar de 10 a 12 aos.

8

Los frutos son bayas ovoides, cuyo mesocarpio (pulpa) amarillo, rosado o rojo es la parte

utilizable. Las variedades con frutos que presentan pulpa rojo-oscura y semillas negras, se

prefieren a los de pulpa rosada y semillas claras. Los frutos se forman a los 20 meses del

trasplante y 6 u 8 meses despus maduran (Sarli, 1999).

2.2.1. Conservacin y valor nutritivo

Este vegetal tiene un alto porcentaje de agua. Es bajo en carbohidratos, protenas y grasas por

lo que se considera bajo en caloras. El mineral ms abundante es el potasio, pero contiene

tambin calcio, magnesio y fsforo en pequeas cantidades. Con respecto a las vitaminas,

podemos encontrar en la berenjena vitamina C, provitamina A en pequeas cantidades, entre

otras como se observa en la tabla 2. Este vegetal tiene una caracterstica muy importante: es

muy fcil de digerir si est cocida y pelada. No la consuma cruda, pues de esta forma

alteraciones gastrointestinales. (Dimitri ,1995).

Por su escaso valor calrico puede formar parte de cualquier dieta de adelagazamiento,

adems la berenjena cocida y pelada es muy fcil de digerir, apropiada incluso para quienes

sufren de trastornos digestivos.

La composicin qumica y valor nutritivo de la pulpa se muestra en la Tabla 4.

9

Tabla 4. Composicin valor nutricional en 100g de pulpa de berenjena

Parmetro Cruda Hervidas sin sal

Agua (g) 92 91.77

Energa (Kcal) 26 28

Grasa (g) 0.18 0.23

Protenas (g) 1.02 0.83

Hidratos carbono (g) 6.07 6.64

Fibra (g) 2.5 2.5

Potasio (mg) 217 248

Fosforo (mg) 22 22

Magnesio (mg) 14 13

Calcio (mg) 7 6

Vitamina C (mg) 1.7 1.3

Vitamina B2 (mg) 0.034 0.02

Vitamina B6 (mg) 0.084 0.086

Vitamina A (IU) 84 64

Vitamina E (mg) 0.03 0.3

Niacina (mg) 0.59 0.6

Fuente: Moreiras, (2001).

10

2.3. Mermelada

Se define a la mermelada de frutas como un producto de consistencia pastosa o gelatinosa,

obtenida por coccin y concentracin de frutas sanas, adecuadamente preparadas, con adicin de

edulcorantes, con o sin adicin de agua. La fruta puede ir entera, en trozos, tiras o partculas

finas y deben estar dispersas uniformemente en todo el producto. La elaboracin de mermeladas

sigue siendo uno de los mtodos ms populares para la conservacin de las frutas en general. La

mermelada casera tiene un sabor excelente que es muy superior al de las procedentes de una

produccin masiva.

Una verdadera mermelada debe presentar un color brillante y atractivo, reflejando el color propio

de la fruta. Adems debe aparecer bien gelificada sin demasiada rigidez, de forma tal que pueda

extenderse perfectamente. Debe tener por supuesto un buen sabor afrutado. Tambin debe

conservarse bien cuando se almacena en un lugar fresco, preferentemente oscuro y seco.

(Coronado, M y Hilario, R, 2001).

Todos los que tienen experiencia en la elaboracin de mermeladas saben que resulta difcil tener

xito en todos los puntos descritos, incluso cuando se emplea una receta bien comprobada debido

a la variabilidad de los ingredientes en general, principalmente de la fruta. Las frutas difieren

segn sea su variedad y su grado de madurez, incluso el tamao y la forma de las cacerolas

empleadas para la coccin influyen sobre el resultado final al variar la rapidez con que se

evapora el agua durante la coccin. (Coronado, M y Hilario, R, 2001).

Tabla 5. Formulaciones para Elaborar Mermelada

Fruta Pectina (%) Conservante

mximo (%) pH

Fresa 1 0.1 3.3

Nspero - 0.1 3.6

Papaya 0.5 0.1 3.8

Mango 0.45 0.1 3.8

Pia 0.5 0.1 3.5

Melocotn 0.5 0.1 3.7

Manzana 0-0.25 0.1 3.3

Membrillo - 0.1 3.3

Tomate del rbol - 0.1 3.3

Fuente: Coronado, M y Hilario, R, 2001

11

2.4. Materias primas e insumos para la elaboracin de mermelada

2.4.1. Frutas

Como ya se mencion antes se necesita una fruta lo ms fresca posible, una fruta que

recin ha empezado su maduracin ya que una fruta sobre madura la mermelada no

gelifica muy bien (Coronado e Hilario, 2001).

2.4.2. Azcar

El azcar juega el papel ms importante en el proceso de gelificacin cuando se

combina con la pectina. Otro punto importante es el hecho que la mermelada impide

la fermentacin y cristalizacin de la mermelada. Es importante saber equilibrar la

cantidad de azcar ya que si se le echa poca cantidad hay ms probabilidad de que

fermente y si se le echa mucha cantidad se puede cristalizar. Es preferible utilizar

azcar blanca, porque permite que se mantengan las caractersticas propias del color y

el sabor de la fruta. Cuando el azcar es sometida a coccin en medio cido, se

produce un desdoblamiento en dos azcares (fructosa y glucosa), este proceso es

esencial para la buena conservacin del producto (Coronado e Hilario, 2001).

2.4.3. cido Ctrico

El cido ctrico es importante tanto para la gelificacin de la mermelada como para

darle brillo al color de la mermelada, mejorar el sabor, ayudar a evitar la

cristalizacin del azcar y prolongar su tiempo de vida til. El cido se aade antes de

cocer la fruta ya que ayuda a extraer la pectina de la fruta (Coronado e Hilario, 2001).

2.4.4. Pectina

La fruta contiene en las membranas de sus clulas una sustancia natural gelificante

llamada pectina, la cantidad depende de la maduracin de la fruta. La primera fase de

la preparacin consiste en reblandecer la fruta para poder extraer la pectina. La fruta

verde contiene la mxima cantidad de pectina y la fruta madura menos. Si se

necesitan sustitutos para la pectina se utiliza la carragenina y el almidn modificado.

La principal funcin que se le da a este producto en el mercado es su capacidad para

formar geles.

12

La materia prima para la obtencin de pectina proviene principalmente de la industria

de frutas ctricas; es un subproducto extrado de las cscaras y cortezas de naranjas,

pomelos, limones y toronjas. Se encuentra en el albedo (parte blanca y esponjosa de

la cscara); tambin se obtiene pectina a partir del bagazo de la manzana y el

membrillo. El grado de la pectina indica la cantidad de azcar que un kilo de esta

pectina puede gelificar en condiciones ptimas, es decir a una concentracin de

azcar de 65% y a un pH entre 3 3.5. Por ejemplo, si contamos con una pectina de

grado 150; significa que 1 kilo de pectina podr gelificar 150 kilos de azcar a las

condiciones anteriormente sealadas (Coronado e Hilario, 2001).

La pectina es el agente gelificante (matriz de la estructura del gel), el cual durante la

coccin es sometida a una transformacin fsica que permite la unin fsico

qumica del conjunto de los ingredientes que conforman la mermelada (fruta, agua,

azcar y acido). El azcar y el cido son los agentes que ocasionan estas

transformacin fsica, mientras que el agua es el solvente dnde son disueltos los

ingredientes. Generalmente el contenido de pectina en la fruta, es insuficiente para

formar un buen gel, por lo que es necesario incorporarla (Gracia y Paredes, 2001).

Los productos de consistencia pastosa y untuosa, elaborados por coccin de frutas

frescas separadas de huesos o semillas o bien de pulpas de frutas o concentrados de

frutas a los que se le aade azcar, pectinas de frutas (0,1 - 0,3 %) y cidos

orgnicos, tales como: ctrico, mlico o lctico. Las mermeladas pueden ser

elaboradas a partir de una sola fruta, de varias mezclas de mermeladas o frutas

(Gracia y Paredes, 2001).

13

2.4.5. Defectos en la Elaboracin de Mermeladas.

Segn los defectos que pueden presentarse en la mermelada son los siguientes:

a) Mermeladas poco uniformes:

Coccin prolongada del producto, provoca la hidrlisis de la pectina.

Acidez elevada, rompe el sistema de redes provocando sinresis del gel.

Presencia de sales minerales en la fruta retrasan la gelatinizacin.

Carencia de pectina en la fruta.

Demasiado azcar en relacin a la pectina.

Una gelatinizacin antes del envasado, por enfriamiento, origina la ruptura del gel

en el posterior envasado.

b) Sinresis:

Acidez demasiado elevada.

Deficiencia de pectina.

Porcentaje de slidos demasiados bajos.

Exceso de azcar invertido.

Para que se produzca la sinresis los slidos deben estar debajo de 65 % y el valor de

pH por debajo del 2.8.

c) Cambio de color:

Coccin prolongada del producto, causa caramelizacin del azcar.

Deficiente enfriamiento despus del envasado.

Empleo en el exceso de sales tampn.

Contaminacin con metales, produce turbidez.

Pulpa decolorada.

Causas biolgicas.

14

d) Cristalizacin:

Acidez demasiado alta, produce excesiva inversin del azcar dando lugar a la

granulacin de la dextrosa.

Acidez demasiado baja, provoca la cristalizacin de la sacarosa.

Escaso tiempo de coccin, provoca inversin excesiva.

Permanencia de mermeladas en pailas luego de la coccin, da lugar una inversin

excesiva, provocando la granulacin de la dextrosa.

e) Crecimiento de mohos y levaduras:

Excesiva humedad en el ambiente de almacenamiento.

Envases contaminados.

Bajo contenido de slidos solubles.

Mermeladas poco firmes.

f) Endurecimiento o encogimiento de la fruta en la mermelada:

El someter a ebullicin a la fruta o piel en jarabes concentrados con insuficiente

precoccin. Si la piel es demasiado dura, as como la fruta, no son capaces de

absorber el azcar.

Fruta o piel precocida en agua de elevada dureza.

2.5. Optimizacin por diseos experimentales

La necesidad creciente de la optimizacin de productos y procesos es minimizar costos y

tiempos maximizando rendimientos, productividad y calidad de productos, entre otros objetivos,

como llevando a profesionales de diferentes formaciones a buscar tcnicas sistemticas de

planeamiento de experimentos (Rodrguez y Iemma, 2005).

En nuestro medio se han venido realizando numerosas aplicaciones utilizando diseos

experimentales, especialmente en el procesamiento de minerales; pero la falta de una adecuada

estrategia que encamine a la obtencin de las condiciones ptimas, de una manera rpida y

eficiente, han hecho que en algunas de esas aplicaciones, no se llegaron a obtener las condiciones

ptimas deseadas (Ayala y Pardo, 1985).

15

Una eleccin de la mejor estrategia del planeamiento experimental depende principalmente del

nmero de variables independientes o factores que deseamos estudiar y del conocimiento inicial

que tenemos sobre el proceso. Una relacin costo beneficio es muy importante en esta

eleccin. Ella es el diferencial para planear criteriosamente y llegar a las condiciones

optimizadas por el anlisis de superficie de respuesta, realizando ensayos experimentales en estas

condiciones, para validacin experimental de los resultados (Rodrguez y Iemma 2005).

La optimizacin de un proceso por medio de diseos experimentales requiere del uso de una

metodologa adecuada que nos lleve por el camino seguro y rpido para encontrar lo valores

ptimos de un proceso bajo estudio (Ayala y Pardo, 1985).

Los efectos cuadrticos (ecuacin 1) toman importancia y que el uso de modelos de segundo

orden, o que es lo mismo diseos experimentales de segundo orden, son necesarios para describir

dicha regin (Arteaga y Rodrguez 2004).

2

0

1 1 1

..... ................(1)K k K

j j uj u j jj j

j uj j

Y b b X b X X b X u j

Simblicamente seria como colocar un gorro (superficie de respuesta estimada) sobre la cumbre

de un cero (superficie de respuesta real).

Groseramente podramos decir: si el gorro encaja aproximadamente en la cumbre del cerro, se

afirmara que la superficie de respuesta predicha (ecuacin 1) describe satisfactoriamente la

regin ptima de un proceso (Arteaga y Rodrguez 2004).

Un diseo experimental para ajustar un modelo de segundo orden debe tener tres niveles de cada

factor (-1, 0,+1). As como en el diseo de primer orden se desea la ortogonalidad, en ste se

desea que sea un diseo rotable. Se dice que un diseo es rotable cuando la varianza de la

respuesta predicha en algn punto es funcin slo de la distancia del punto al centro y no es una

funcin de la direccin (Cornell, 1990).

La rotabilidad es una propiedad importante, dado que la finalidad de la Metodologa de

Superficie de Respuesta es optimizar, desconocindose la localizacin del ptimo, as tiene

16

sentido utilizar un diseo que proporcione estimaciones precisas en todas direcciones (Rodrguez

y Iemma, 2005).

Dentro de los diseos rotables de segundo orden se incluyen los Diseos Central Compuesto,

Equirradial, Box-Behnken.

2.5.1. Superficie de respuesta.

La superficie de respuesta se define como la representacin geomtrica de la funcin objetivo

(relacin entre la variable dependiente y las independientes consideradas en la investigacin)

o ms propiamente dicho del modelo matemtico obtenido (Ayala y Pardo, 1985).

Debe distinguirse claramente una superficie respuesta estimada de una superficie real. Una

superficie respuesta estimada, es la representacin geomtrica del modelo matemtico

obtenido.

Una cosa importante a tener en cuenta, es que un modelo nunca representa completamente un

proceso, debido a las consideraciones siguientes:

Omisin o no de un cierto nmero de variables.

Conocimiento inexacto de las variables del proceso.

Necesaria simplificacin del modelo debido a las complejidades matemticas.

As, un modelo perfecto es una idntica rplica del proceso bajo estudio. La representacin

geomtrica de ste modelo vendra a ser la superficie de respuesta real.

Si bien, la superficie de respuesta real es algo ideal, slo podemos aproximarnos a ella con

los modelos matemticos comnmente utilizados (superficie de respuesta predicha) (Ayala y

Pardo, 1985).

La Metodologa de Superficie de Respuesta (MSR) es un conjunto de tcnicas matemticas y

estadsticas para modelar y analizar problemas en los que una variable de inters es

influenciada por otras. El objetivo es optimizar la variable de inters. Esto se logra al

determinar las condiciones ptimas de operacin del sistema (Cornell, 1990).

17

2.5.2. Diseo Compuesto Central

Cuando un investigador necesita desarrollar o mejorar un proceso, o la formulacin de un

producto, l precisa planear un procedimiento experimental para validar los efectos de sus

variables independientes o factores que afecten sobre sus respuestas. Puede ser interesante

para el investigador la opcin de validar un factor por vez, manteniendo las otras variables

fijas para controlar un proceso, sin dejar por ello de determinar las condiciones ptimas al

validar separadamente los factores (Rodriguez y Iemma, 2005).

Otra propiedad til del k

de primer orden,

agregando puntos axiales y quiz algunos puntos centrales. Con la eleccin del nmero de

puntos centrales (n), el diseo puede hacerse ortogonal o se puede transformar en uno de

precisin uniforme (Montgomery, 1991).

a) Ventajas de la optimizacin de procesos

Las ventajas para la utilizacin de la optimizacin de procesos es que se utilizan

operaciones matemticas relativamente simples de 1 y 2 grado, es posible detectar

el error experimental y evaluarlo, y se necesitan poco conocimiento de la estadstica

(Rodriguez y Iemma, 2005)

2.5.3. Anlisis sensorial

Con la evolucin de la ciencia y la tecnologa de la produccin de alimentos y como una

consecuencia objetiva del desarrollo de la sociedad humana, se crearon medios poderosos y

exactos para la descripcin de las interacciones complejas entre el hombre y la percepcin de las

caractersticas de los alimentos, su elaboracin y consumo, y se desarrollaron tecnologas que

permitieron a la sociedad contar con una amplia gama de productos alimenticios, por lo que se

hicieron ms complejos los mtodos de anlisis de los mismos. Lo anterior conllev a la creacin

y al perfeccionamiento de los mtodos instrumentales de laboratorio.

Segn el criterio de la mayora de los cientficos de mediados de siglo, las nicas evaluaciones

que merecan confianza, eran aquellas en las cuales la participacin de los sentidos estaba

18

disminuida hasta un mnimo o se exclua completamente, dndose valor solamente a los mtodos

instrumentales, por tanto las investigaciones en este campo estaban dirigidas a la bsqueda de

mtodos objetivos que permitieran realizar las determinaciones de aquellas propiedades medibles

en forma cuantitativa. Si bien es cierto que no se puede negar el papel que desempean los

mtodos instrumentales, en muchos casos estos no miden todas las caractersticas de un

alimento, sino solamente algunas de ellas. De ah que la forma ms directa de medir la calidad de

un producto alimenticio, es mediante la evaluacin que el hombre realiza con sus sentidos de las

propiedades organolpticas de dichos productos, esto es a travs de la evaluacin sensorial. La

"Evaluacin Sensorial" es una disciplina cientfica mediante la cual se evalan las propiedades

organolpticas a travs del uso de uno o ms de los sentidos humanos. Mediante esta evaluacin

pueden clasificarse las materias primas y productos terminados, conocer que opina el

consumidor sobre un determinado alimento, su aceptacin o rechazo, as como su nivel de

agrado, criterios estos que se tienen en cuenta en la formulacin y desarrollo de los mismos

(Espinosa, 2007).

19

III. MATERIALES Y MTODOS

3.1. Lugar de ejecucin

Laboratorio de Tecnologa de Procesos Agroindustriales de la Facultad de Ciencias

Agropecuarias de la Universidad Nacional de Trujillo.

3.2. Materiales

3.2.1. Material biolgico

Berenjena (Solanum melongena)

Aguaymanto (Physalis peruviana)

3.2.2. Materiales e insumos de experimentacin

Azcar Blanca

Pectina

Agua

Vasos descartables

Olla

Jarra

Mesa de trabajo

Cuchillos

Coladores

20

3.2.3. Equipos e instrumentos

Balanza semi-analtica: g, precisin = 0.1mg.

Cocina

Licuadora

Termmetro

3.3. Mtodos

3.3.1. Proceso de obtencin de mermelada de Aguaymanto (Physalis peruviana) y

Berenjena (Solanum melangena).

El proceso de obtencin de mermelada de Aguaymanto (Physalis peruviana) y Berenjena

(Solanum melangena) se detalla en la Figura 2.

21

Figura 2. Diagrama de flujo para la elaboracin de mermelada de Aguaymanto y berengena.

Envasado

Coccin

BERENJENA

SELECCIN

LAVADO

ESCURRIDO

PELADO

PULPEADO

AGUAYMANTO

SELECCIN

PELADO

LAVADO

BLANQUEADO

PULPEADO

PESADO DE LAS

PULPAS

Azcar.

cido Ctrico.

Pectina.

Pulpa: Azucar = 1 : 1

Brix = 65 68

pH = 3.8

Pectina = (0.05 0.8 %)

22

3.3.2. Descripcin del flujo de elaboracin de mermelada de Aguaymanto (Physalis

peruviana)) y Berenjena (Solanum melangena).

Seleccin.- Las Frutas fueron tradas del mercado la Hermelinda, en donde fueron

seleccionadas las ms frescas posibles, eliminando aquellos en estado de

podredumbre.

Lavado.- para facilitar el lavado del Aguaymanto se procedi a realizar el Pelado de

capullos, en la que se le retir la bolsita recubridora del fruto. Se procedi a lavar

con cuidado el aguaymanto y la berenjena para retirar algn material extrao

presente en los productos que puedan contaminar la mermelada durante su

elaboracin.

Escurrido.- Luego del lavado se puso a escurrir o secar los productos para elaborar

la mermelada.

Blanqueado o Escaldado.- Se realiz con la finalidad de inactivar las enzimas,

ablandar la fruta y poder pelarla con facilidad, En el caso de la berenjena para

facilitar el pelado se llev a un escaldado a 20C por 3 minutos y el Aguaymanto

fue sometida a temperatura de ebullicin por espacio de 5 a 10minutos hasta que la

fruta se abland.

Pelado.- En el caso de la berenjena se elimin completamente la cscara de forma

manual.

Pulpeado.- en el caso de la berenjena y el aguaymanto se procedi a licuar y luego

a colar para tener una pulpa libre de semilla.

Pesado.- La pulpa de berenjena, pulpa de aguaymanto y la pectina, fueron pesados

de acuerdo a la proporcin segn el mtodo experimental.

Coccin.- Una vez lista las pulpa de las frutas, se realiz la coccin adicionando

azcar (Pulpa: Azcar = 1:1) agregando de la siguiente manera una tercera parte de

23

azcar a una temperatura de 100C por 3 minutos por muestra, luego los dos tercios

azcar y casi al final de la coccin se le agreg la pectina con la ltima parte de

azcar, alcanzando los grados brix deseados (66) y con un pH de 3.8. El tiempo de

coccin depende de la variedad y textura de la materia prima. Al respecto un tiempo

de coccin corto es de gran importancia para conservar el color y sabor natural de la

fruta y una excesiva coccin produce un oscurecimiento de la mermelada debido a

la caramelizacin de los azcares. (Coronado e Hilario, 2001).

Envasado.- Se realiz en caliente a una temperatura no menor a los 85C. Esta

temperatura mejora la fluidez del producto durante el llenado y a la vez permiti la

formacin de vaco adecuado dentro del envase por efecto de la contraccin de la

mermelada una vez que ha enfriado (Coronado e Hilario, 2001).

3.3.3. Ensayos de caracterizacin de la materia prima

Determinacin de humedad de la materia prima

Se determin segn el mtodo de la AOAC (1995) mostrada en el Anexo 7.1.

Determinacin del contenido de slidos solubles

Segn el mtodo A.O.A.C (1995) mostrada en el Anexo 7.1.

3.3.4. Anlisis sensorial

Se realiz el anlisis sensorial con un panel de 40 evaluadores no entrenados para evaluar el

sabor de la mermelada de aguaymanto y berenjena; teniendo cuidado que cada panelista debe

evaluar 6 muestras como mximo por vez.

24

Se prepar una ficha de evaluacin. En dicha ficha se analiz el sabor de las muestras de

mermelada por panelistas no entrenados, cada muestra con diferente formulacin. La cual

utiliz una escala no estructurada de 10 cm. para evaluar la aceptabilidad del consumidor

(panelista) tal como se observa en la Figura 2.

Figura 3. Escala no estructurada usada para medir el sabor de la mermelada de aguaymanto

y berenjena.

3.3.5. Mtodo de Medicin de Consistencia

Se coloc el consistmetro sobre una superficie plana y se nivela con ayuda de la

burbuja.

Luego se baj la placa de separacin y se le mantuvo en dicha posicin.

Se coloc la muestra llenando completamente el recipiente, y se dej reposar cinco

minutos.

Se liber la placa de separacin y se dej correr el producto durante treinta

segundos.

Se ley en el centro y a los costados el recorrido del producto y la separacin del

agua (si la hay).

Se promedi las lecturas y se reporta la consistencia como recorrido en centmetros

(cm.) en el tiempo indicado.

Se compar los valores obtenidos con los establecidos por las clases de muestras.

25

PREPARACION DE

MERMELADA DE

AGUAYMANTO Y

BERENJENA

Proporcin de pulpa de

aguaymanto/berenjena

% de pectina

VARIABLES DE

RESPUESTA

Consistencia

Sabor

Mermelada

VARIABLES DE

ENTRADA

3.3.6. Diseo experimental

Se utiliz un diseo experimental que permiti optimizar las variables de Proporcin de

Pulpa y porcentaje de pectina, mejorando el sabor y apariencia de la mermelada tal como se

observa en la Figura 4.

Figura 4. Esquema de la proporcin de la pulpa de aguaymanto/berenjena y % de pectina en la

consistencia y sabor de la mermelada.

Este diseo experimental est basado en la metodologa de Superficie de Respuesta, con

un Diseo Compuesto Central Rotable (DCCR).

Se realiz un planeamiento factorial completo 2k, incluido 4 puntos axiales y un nmero

arbitrario de puntos centrales (3 en este trabajo), lo que nos dar el nmero total de 11

ensayos a realizar. Se utiliz

como se muestra en la Tabla 6, (Rodrguez y Iemma, 2005).

Tabla 6.

K 2 3 4 5 6

1.4142 1.6818 2.00 2.3784 2.8284

26

Dnde:

En la preparacin de mermelada de aguaymanto y berenjena se consideraron 2 variables

independientes, haciendo un total de 2 puntos factoriales, incluido 4 puntos axiales y 3

repeticiones en el punto central, totalizando 11 ensayos. En la Tabla 7 se muestran los

valores que se utilizaron en el planeamiento experimental. Los valores en los niveles de

los puntos axiales (-1,4142 y +1,4142) y el punto central fueron determinados tomando

como antecedentes las investigaciones realizadas por Gracia y Paredes (2001) e (ITDG,

2001). Los valores de -1 y +1 fueron determinados por interpolacin.

Tabla 7. Valores utilizados en DCCR para dos factores.

Variables

Nivel

-1.4142 -1 0 +1 +1.4142

X1

X2

1.0

0.05

1.6

0. 2

3.0

0.4

4.4

0.7

5.0

0.8

Dnde:

X1: Proporcin de pulpa de Aguaymanto/Berenjena

X2: % de Pectina

Los valores codificados de la Tabla 7 fueron utilizados en la construccin del

planeamiento mostrado en la Tabla 8, teniendo como respuestas la consistencia y sabor

de la mermelada de Aguaymanto/Berenjena.

1/4

2 ...(2)k

27

Tabla 8. Matriz codificada y valores reales en las respuestas consistencia (Y1) y sabor (Y2).

Ensayos

X1 X2 Y1 Y2

Proporcin pulpa de

Aguaymanto /

Berenjena

% de pectina consistencia sabor

Real Codificado Real Codificado

1 4.4 1 0.7 1

2 4.4 1 0.2 -1

3 1.6 -1 0.7 1

4 1.6 -1 0.2 -1

5 5 1.41 0.4 0

6 5 -1.41 0.4 0

7 3 0 0.8 1.41

8 3 0 0.05 -1.41

9 3 0 0.4 0

10 3 0 0.4 0

11 3 0 0.4 0

3.3.7. Anlisis estadstico

Con los resultados (Y1 y Y2) de la Tabla 7 y utilizando el software STATISTICA 7.0, se

determin los coeficientes de regresin (Tabla 9) identificando los parmetros significativos,

con lo que se elaborar un modelo polinmico con modelos matemticos de segundo orden

codificado como el que se muestra a continuacin (Rodrguez y Iemma, 2005).

2

0

1 1 1

............... ...(3)K k K

j j uj u j jj j

j uj j

Y b b X b X X b X u j

28

Dnde:

jbb ,0 = Coeficientes de regresin

i = 1, 2, 3, 4

j = 1, 2, 3, 4

Tabla 9. Coeficientes de Regresin para las Respuestas Y

Dnde:

L Lineal

Q Cuadrtica

Luego para validar el modelo estadstico, se realiz un anlisis de varianza

(ANVA) como se muestra en la Tabla 10 para las respuestas investigadas,

verificando si las variables son significativas (p

29

Tabla 10. ANVA para las respuestas Y

Fuente de

Variacin

Grados

de

libertad

Suma de

Cuadrados SQ

Media de

Cuadrados QM

F calc.

p - valor

Regresin

Lineal: RL

Residuos

Total

k: coeficientes de la regresin lineal. n: nmero total de ensayos.

Analizados los resultados se procedi a generar las Superficies de Respuesta con las curvas

de Contorno para visualizar los valores ptimos, superponiendo las grficas

3.3.8. Validacin del modelo matemtico

Para validar el modelo obtenido que nos permitir pronosticar los valores de las variables

dependientes conociendo los valores de las variables independientes, se realiz la parte

experimental con los valores de aguaymanto/berenjena y % de pectina, que nos permitan

obtener un sabor agradable y una textura adecuada.

Se realiz tres corridas experimentales con los valores ptimos de las variables de la reaccin

para comprobar que tan lejos o cerca se encuentran de los valores reales.

Se realiz una comparacin de los valores predichos por el modelo frente a los observados y

se determin el valor del coeficiente de determinacin; adems, se determinaron los valores

de error porcentual.

30

IV. RESULTADOS Y DISCUSIN

4.1. Resultados experimentales de los ensayos realizados

Luego de realizada la parte experimental, se obtuvo mermelada con diferentes valores de sabor y

consistencia, los cuales se muestran en la Tabla 11.

Tabla 11. Resultados experimentales de los ensayos realizados

Ensayos

Variables Reales Variables Respuesta

Proporcin pulpa de

Aguaymanto /

Berenjena

% de pectina consistencia sabor

X1 X2 Y1 Y2

1 4.4 0.7 6.2 7.2

2 4.4 0.2 8.3 7.8

3 1.6 0.7 4.9 6.9

4 1.6 0.2 6.7 5.9

5 5 0.4 6 8.1

6 5 0.4 7.2 8.4

7 3 0.8 5.2 6.5

8 3 0.05 10.1 5.4

9 3 0.4 6.3 7.1

10 3 0.4 7.2 6.9

11 3 0.4 7.3 7.4

31

4.2. Modelaje matemtico y optimizacin segn DCCR

Los datos fueron procesados en el software Statistica 8.0, el cual me permiti obtener un

modelo de regresin para la prediccin de cada variable dependiente. En la Tabla 12 se

muestran los coeficientes de cada modelo con su respectivo valor de probabilidad p, el cual

debe ser menor a 0.05 para que se consideren coeficientes significativos del modelo.

Tabla 12. Coeficiente de regresin de los modelos obtenidos

Factor Consistencia Sabor

Coeficiente P Coeficiente P

Intercepto 5,4713 0,038592 3,44160 0,010038

(1) Pulpa (L) 2,6459 0,046964 0,30032 0,524392

Pulpa (Q) -0,3449 0,053060 0,09170 0,184020

(2) Pectina (L) -10,0409 0,049953 11,63938 0,001013

Pectina (Q) 6,1063 0,138386 -8,37992 0,002596

Interaccin -0,1920 0,817148 -1,10956 0,023047

R2 92,574% 96,383%

R2 ajustado 85,147% 92,765%

(L) = Lineal (Q) = Cuadrtico

Para la variable consistencia, se encontr tres coeficientes significativos; el intercepto, la

proporcin de pulpa aguaymanto/berenjena lineal y el porcentaje de pectina lineal; ya que

los valores de p son menores que 0.05, para la formacin de la ecuacin que predice la

consistencia (Y1) se tom todos los coeficientes de la regresin para no disminuir el

coeficiente de determinacin (R2) y por ende la capacidad predictiva del modelo de

regresin y pueda expresar la consistencia de la mermelada lo ms cercano a la real.

32

Y1 = 5.4713 + 2,6459 X1 0,3449X12

10,0409 X2 + 6,1063 X22 0,1920 X1 X2

Dnde:

Y1 = Consistencia de la mermelada

X1 = Relacin de pulpa aguaymanto/berenjena

X2 = Porcentaje de pectina

Para la variable sabor se obtuvo cuatro coeficientes significativos para la formacin del

modelo de regresin; El intercepto, el porcentaje de pectina lineal, el porcentaje de pectina

cuadrtico, y la interaccin de la proporcin de pulpa de aguaymanto/berenjena lineal y

porcentaje de pectina lineal; Aparentemente este sera el modelo a tomar, pero no es as

debido al bajo coeficiente de determinacin (57.54%) que presentara la regresin. Por ello

se toma todos los coeficientes para aumentar la capacidad de prediccin del modelo

obtenido, cuyo coeficiente de determinacin es 96,383% y un coeficiente de determinacin

ajustado de 92,765%.

El modelo de regresin para la determinacin del sabor de la mermelada nos otorg la siguiente

ecuacin:

Y2 = 3,44160 + 0,30032 X1 + 0,09170 X12 + 11,63938X2 - 8,37992 X2

2 - 1,10956 X1 X2...(5)

Dnde:

Y2 = Sabor de la mermelada

33

Tabla 13. Anlisis de varianza de los modelos de regresin

Modelo de Sabor

Fuente de

Variacin

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Cuadrado

Medio F calculado F tabulado

Regresin 7,73688947 5 1,54737789 26,6437171 5,05032906

Residuos 0,29038326 5 0,05807665

Total 8,02727273 10

Modelo de Consistencia

Fuente de

Variacin

Suma de

cuadrados

Grados de

libertad

Cuadrado

Medio F calculado F tabulado

Regresin 19,115620 5 3,823124 12,4655976 5,05032906

Residuos 1,533470 5 0,306694

Total 20,649090 10

Como se observa en la Tabla 13, ambos modelos de regresin, tanto para el sabor como para

la consistencia son significativos con un F calculado mayor al F tabulado lo que indica que

los modelos pueden ser tomados para predecir las variables de respuesta. Analizando adems

de la significancia, los coeficientes de determinacin indican el buen ajuste del modelo

(96,383% y 92,574% respectivamente). Es decir que para el sabor el 96,383 % de la variabilidad

de la misma es explicada por el modelo con las variables independientes estudiadas y los niveles

establecidos; en el caso de la consistencia el 92,574% de la variabilidad de la misma es explicada

por el modelo con las variables independientes estudiadas y los niveles establecidos. Esta

validacin estadstica permite interpretar los resultados mediante las superficies de respuesta.

4.3. Efecto de la proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina

Luego de haber formado los modelos, se obtuvo las superficies de respuesta que explican el

efecto de las variables independientes sobre las dependientes.

En las Figura 5 y 6 se presentan el efecto de la proporcin aguaymanto/berenjena y

porcentaje de pectina en el sabor de la mermelada. Se puede apreciar que la aceptabilidad en

cuanto a sabor es mayor al ir aumentando la proporcin aguaymanto/berenjena. Por otro

lado, el sabor de la mermelada se va haciendo ms aceptable a medida que aumenta la el

porcentaje de pectina hasta el 0.6%, si se agrega por encima de esa cantidad el sabor se ve

mermado. El anlisis de varianza de la Tabla 14 nos indica que slo las variables

independientes: proporcin aguaymanto/berenjena lineal, porcentaje de pectina cuadrtica y

34

la interaccin lineal de la proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina afectan

significativamente sobre el sabor (p

35

La superficie para el sabor presenta un coeficiente de determinacin para el modelo de la

variable sabor del 96,383% lo cual indica que las variables independientes explican en ese

porcentaje a las variables rendimiento. Y, un coeficiente de determinacin ajustado del

92,765%, lo cual indica que el 92,765% de la variabilidad de la variable rendimiento es

explicada por las variables independientes, si se introduce una variable adicional al modelo.

Tabla 14. Anlisis de varianza de la variable Sabor

Fuente de

Variacin

Suma de

Cuadrados

Grados de

Libertad

Cuadrado

Medio F calculado p

Pulpa (L) 2,143806 1 2,143806 36,91338 0,001745

Pulpa (Q) 0,137860 1 0,137860 2,37376 0,184020

Pectina (L) 0,092909 1 0,092909 1,59976 0,261683

Pectina (Q) 1,793042 1 1,793042 30,87371 0,002596

Interaccin 0,608229 1 0,608229 10,47286 0,023047

Error 0,290383 5 0,058077

Total SS 8,027273 10

En las Figuras 7 y 8 estn expuestos la proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de

pectina en la consistencia de la mermelada. En dichas figuras se puede observar que a

medida que la proporcin aguaymanto/berenjena aumenta hasta un valor de 3.5aumenta

tambin la consistencia, sin embargo con valores superiores a 3.5 la consistencia tiende a

bajar. Por otro lado a medida que aumenta el porcentaje de pectina, agregada en la

mermelada, los valores de consistencia van disminuyendo, cabe sealar que la unidad de

medida de la consistencia para esta investigacin fue de centmetro de recorrido/15

segundos.

En base a estos resultados obtenidos se afirma que a medida que aumenta el porcentaje de

pectina en la mermelada disminuye el recorrido de la misma debido a que un contenido

mayor de dicho hidrocoloide genera una mermelada ms consistente.

Segn el anlisis de varianza mostrado en la Tabla 15, la variable porcentaje de pectina

lineal afecta significativamente a la variable consistencia debido a que los la probabilidad es

menor que 0.05.

36

Figura 7. Superficie de respuesta de la variable consistencia

Figura 8. Superficie de contornos del efecto de % de pectina y proporcin de pulpa

aguaymanto/berenjena en la consistencia de mermelada.

Tabla 15. Anlisis de varianza de la variable consistencia

Fuente de

Variacin

Suma de

Cuadrados

Grados de

Libertad

Cuadrado

Medio F calculado p

Pulpa (L) 1,040750 1 1,040750 3,39346 0,124804

Pulpa (Q) 1,950370 1 1,950370 6,35934 0,053060

Pectina (L) 13,113960 1 13,113960 42,75913 0,001252

Pectina (Q) 0,952060 1 0,952060 3,10426 0,138386

Interaccin 0,018210 1 0,018210 0,05939 0,817148

Error 1,533470 5 0,306690

Total SS 20,649090 10

37

Se puede distinguir valores entre 5.5 y 6,5 con respecto a la proporcin aguaymanto/berenjena y

valores entre 0.2 y 0.6 % con respecto al porcentaje de pectina, se obtienen altos valores de

aceptabilidad con respecto al sabor y a la vez una consistencia estadsticamente adecuada. Por lo

cual, se puede producir en esos rangos si es que uno desea obtener mermelada de dichas

caractersticas. Adems, cabe mencionar que otras variables pueden afectar el proceso.

4.4. Validacin experimental del modelo

Finalmente, se validaron los modelos, realizando corridas experimentales dentro de los rangos

de proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina. Para ello se tomaron

proporciones aguaymanto/berenjena de 4, 4.5 y 5, y porcentajes de pectina de 0.1, 0.2 y 0.3%.

Tabla 16. Valores de consistencia experimental y previsto por el modelo.

Pulpa Pectina Sabor

predicho

Sabor

experimental Error

5.5 0,2 9,51667 9,2 3,32755996

6.0 0,4 8,45690 8,1 4,22018856

6.5 0,6 7,32760 7,1 3,10602507

Las Tablas 16 y 17 muestran la validacin de ambos modelos (consistencia y sabor), en los

cuales se comparan los valores experimentales y predichos. Ambos modelos muestran una buena

capacidad de prediccin y pueden ser empleados dentro del rango establecido en el presente

trabajo de experimentacin, ya que presentan errores porcentuales pequeos.

Tabla 17. Valores de sabor experimental y previsto por el modelo.

Pulpa Pectina Sabor

predicho

Sabor

experimental Error

5.5 0,2 3,97959 4,1 -3,02560573

6.0 0,4 4,60058 4,5 2,18632687

6.5 0,6 5,23237 5,4 -3,20377386

38

V. CONCLUSIONES

Se determin la influencia de la proporcin aguaymanto/berenjena (1/1 - 5/1) y porcentaje de

pectina (0.05 -0.8%) en el sabor y consistencia de una mermelada de aguaymanto y berenjena

concluyendo que a mayor proporcin aguaymanto/berenjena mayor ser el valor de sabor y que

un porcentaje de pectina bajo tanto como un porcentaje de pectina alto causan una consistencia

que no es adecuada para la mermelada de aguaymanto y berenjena.

La metodologa de superficie de respuesta permiti obtener los modelos que definen el

comportamiento de las variables para las respuestas, el modelo fue significativo (p < 0.05, R2

elevados) para la respuestas sabor y consistencia, siendo posible construir las superficies de

respuesta y definir las regiones de inters para ambas respuestas.

A travs de la metodologa de superficie de respuesta se determinaron los parmetros adecuados

de proporcin aguaymanto/berenjena y porcentaje de pectina para obtener una mermelada con

sabor agradable y consistencia adecuada, los cuales fueron en proporcin aguaymanto/berenjena

berenjena entre 5.5/1 y 6.5/1 y porcentaje de pectina entre 0.2 y 0.6%. Obtenindose valores de

7,5 para el sabor y de 5,5 de consistencia para la mermelada de aguaymanto y berenjena.

39

VI. RECOMENDACIONES

Evaluar los costos de produccin como una variable a analizar.

Evaluar el efecto de la temperatura, tiempo y/o pH de la mermelada sobre la viscosidad y

aceptabilidad de la misma.

Elaborar mermelada de diferentes materias primas y hortalizas y realizar comparaciones.

40

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

ARTEAGA, H. Y RODRIGUEZ, H. 2004. Diseo de un secador de bandejas prototipo que

opere con briquetas de carbn y determinacin del nivel ptimo de cuatro variables que

intervienen en el secado de papa (Solanum tuberosum) variedad Canchn. Ingeniera

Agroindustrial .Trujillo - Per

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41

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DIMITRI, M. 1995. Segundo volumen. 3.

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SEPLVEDA, E. Y SAENZ, C. 1994. El Capul: Un fruto extico con posibilidades

agroindustriales. Revista Alimentos N 2. Vol. 19. Chile.

43

VIII. ANEXOS

7.1. Ensayos para la caracterizacin de la materia prima

Mtodo para la determinacin de la Humedad

Nombre del mtodo: mtodo del peso constante (A.O.A.C, 1995)

Procedimiento:

Colocar el crisol que servir de tara, en la estufa a 105C por espacio de una hora.

Colocar inmediatamente en el secador por espacio de 20 minutos para que enfre y luego pesarla.

Este peso del crisol seco se denomina peso de tara.

Pesar en el crisol entre 2 a 5 g. de muestra aproximadamente, a este peso se le denomina peso de

la muestra hmeda (W1).

Llevar a la estufa a una temperatura de 130C durante 2 horas, hasta que el peso sea constante.

Se coloca en el desecador por 20 minutos y finalmente se pesa (W2)

Clculos:

1 2

1

(%) *100...(6)W W

HW

Dnde:

H (%): contenido de humedad expresada en porcentaje

W1: peso de la muestra hmeda (g)

W2: peso de la muestra seca (g)

44

Mtodo para la determinacin de los slidos solubles (A.O.A.C., 1995)

Procedimiento:

Tomar dos gotas del extracto del aguaymanto o berenjena.

Dejar caer en el visor del refractmetro.

Leer directamente la concentracin expresada en grados brix.

Ajustar la lectura segn la temperatura de medicin.

45

7.2. Fotografas de la experimentacin

Figura 9. Seleccin de la materia prima

Figura 10. Caracterizacin de la materia prima

46

Figura 11. Mermelada obtenida de la presente investigacin

Figura 12. Medicin de la consistencia de la mermelada