UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADASESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y CONCENTRACION SOBRE EL PERFIL

REOLOGICO DE LA PULPA DE PEPINO DULCE (Solanummuricatum Aiton)

PRESENTADO POR:LANDA GUADALUPE José Dennis

RAFAEL ATAPOMA, Marcelino Antonio

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL

TARMA – PERÚ2015

II. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIOCaracterización del problema La población ha preferido siempre los productos de origen natural con alto valor en las sustancias elementales para la nutrición del ser humano, como es el caso del pepino dulce, que es una fruta que cumple con ciertos requisitos en cuanto a sus valores nutricionales y a su presencia física; la misma que siendo en fresco o como procesada es un producto de consumo masivo. Sin embrago, es una fruta relativamente nueva en comparación con otras que se encuentran en el mercado; además es una de las tantas frutas que al ser explotadas adecuadamente tiene muchas ventajas y beneficios para la población. La pulpa concentrada del pepino dulce es una alternativa para obtener productos que conserven las características naturales y organolépticas de las frutas frescas.

Sin embargo la combinación de pulpas de frutas no es conocida y no presenta productos elaborados en el país. Por estas razones es interesante proponer un producto agradable, cómodo para adquirir, que brinde ciertos nutrientes a sus consumidores y que además aproveche la riqueza de producción agrícola regional. A su vez se ha considerado conveniente evaluar el efecto de la temperatura sobre los parámetros reológicos, ya que las pulpas, jugos y néctares son sometidos continuamente a cambios de temperatura, comenzando por el proceso de elaboración y pasando por los períodos de transporte y almacenamiento. Por este motivo es muy importante conocer sus propiedades reológicas en función de la temperatura y concentración. 

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cuál es el efecto de la temperatura y concentración en el perfil reológico de la pulpa concentrada del pepino dulce (solanummuricatum aiton)?

OBJETIVO GENERALEvaluar el efecto de la concentración y temperatura en el perfil reológico de la pulpa del pepino dulce (solanummuricatum aiton). 

OBJETIVO ESPECÍFICOS• Realizar la caracterización químico proximal y fisicoquímico de la pulpa

concentrada de pepino dulce.

• Elaborar el diagrama de flujo óptimo para el procesamiento de la pulpa concentrada del pepino dulce.

• Determinar el índice de consistencia e índice de comportamiento al flujo de la pulpa concentrada del pepino dulce a diferentes concentraciones y temperaturas.

III. MARCO TEÓRICOAntecedentes de investigación

En la investigación realizada por Acosta L. (2008) se evaluó la “Influencia de la temperatura y concentración en las características reológicas de la pulpa de carambola” para lo cual se analizaron 4 concentraciones (6.2; 15; 20 y 24 °Brix) y 4 temperaturas (20; 30; 40 y 50°C), se utilizó el viscosímetro Brookfield RV – DVII –V63, los resultados obtenidos con el ajuste de las curvas de flujo revelaron que el índice de consistencia disminuye con la temperatura, aumentando el índice de comportamiento de flujo. El índice de consistencia aumenta con la concentración y el índice de comportamiento de flujo disminuye. El efecto de la temperatura con el índice de consistencia se relacionó con la ecuación de Arrhenius, donde la energía de activación presento una relación directa con la concentración de los sólidos solubles.

Asi mismo Vila (2012) evaluó un “Modelo predictivo del comportamiento reológico del zumo de sandía (Citrullus lanatus) variedad diploide azucarado”. Se determinó el Modelo predictivo del comportamiento reológico de la pulpa de sandía variedad diploide azucarado, en el intervalo de 20ºC a 50ºC y 7ºBrix a 18ºBrix. La metodología seguida fue descriptiva y correlacional. Las medidas reológicas fueron determinadas en un viscosímetro de brookfield modelo DV-III Plus. El zumo de sandía fue descrita por los modelos Herschel Bulkley, Mizhari Berk y Ostwald de Waele siendo el índice de consistencia (k) 283.368 (Pasn) hasta 21.795 (Pasn), el índice de comportamiento al flujo (n) 0.112 hasta 0.557; Herschel Bulkley siendo (k) 21.795 (Pasn) hasta 15.941 (Pasn). (n) 0.557 hasta 0.615 y Mizhari Berk siendo (k) 1.129 (Pasn) hasta 1.585 (Pasn). (n) 0.387 hasta 0.470; exhibiendo un comportamiento pseudoplástico. Para el modelo Ostwald De Waele al incrementar la temperatura el índice de consistencia (k) disminuye y el índice de comportamiento de flujo (n) aumenta, adecuándose a la ecuación de Arrhenius; además al incrementar la concentración el índice de consistencia (k) disminuye y el índice de comportamiento de flujo (n) aumenta; pero para los modelos Herschel Bulkley y Mizhari Berk la temperatura influye significativamente en el índice de comportamiento al flujo (n), y en el índice de consistencia (k), sin embargo no se ajustó al modelo de Arrhenius. El modelo predictivo de comportamiento reológico que mejor se ajusto fue el modelo de Ostwald de Waele.

3.2. Teorías básicas3.2.1. Generalidades de la Quinua

Definición:

El pepino dulce es una planta herbácea y semi-arbustiva, perenne pero que generalmente se cultiva como anual, de porte rastrero y de tallos muy ramificados. Es una planta insensible al fotoperiodo, se desarrolla desde el nivel del mar hasta los 3000 m. de altitud. La planta es afectada por heladas de temperaturas inferiores a los –3°C. Se desarrolla a temperaturas entre 18 y 20°C disponiendo de un adecuado nivel de humedad, aunque pude tolerar temperaturas por encima de los 30°C., disminuyendo la producción si las temperaturas diurnas y nocturnas son extremas.Así mismo en el manual técnico de la Gerencia Regional de Recursos Naturales y Gestión del Medio Ambiente (G.R.R.N.G.M.A., 2006).

TaxonomíaEn la tabla 1, se presenta la descripción taxonómica del pepino dulce.Tabla 1.Descripción taxonómica del pepino dulce.

Usos e industrialización:

El fruto de pepino dulce es una baya que se puede consumir como fruta refrescante o en ensaladas, dependiendo de la variedad o del estado de madurez del fruto. También es posible su consumo en zumos o en postres y platos más elaborados. El fruto tiene un buen sabor y un gran aroma.

Los frutos de Solanum muricatum Ation se consumen en estado maduro como fruta refrescante e hidratante tras esfuerzos físicos. Estos frutos atractivos a la vista por su color blanco amarillento, con jaspes y rayas longitudinales, purpúreas al estado maduro; son agradables al olfato y al gusto, por su suave aroma típico y sabor ligeramente dulce. Son de escaso valor nutritivo. Sin embargo son reconocidas sus propiedades diuréticas, probablemente por su alto contenido de agua y se le atribuye un buen contenido de iodo, razón por la cual se recomiendan contra el bocio. Además contienen 7% de carbohidratos y vitamina C en una proporción de 29 mg por 100 g. (Sánchez, 1992).

En tanto la G.R.R.N.G.M.A. (2006) menciona que el pepino dulce es sumamente versátil en su uso, ya que, puede ser consumido como refresco, aperitivo, entrada o postre.

Según abcAgro (1997), algunos cultivares tienen frutos muy aromáticos, lo que los hace aptos para la preparación de postres. También se incluye en diversas recetas para salsas.El pepino dulce también puede ser utilizado en la elaboración de helados, conservas o enlatados. La utilización del pepino dulce para elaborar zumos tanto solo como mezclado con otras frutas también ha sido descrita. Otro uso para el pepino dulce puede ser como planta ornamental y algunos cronistas le atribuyeron ciertas propiedades medicinales.

Fundamentos teóricos de la reología.

La reología se define como la deformación de los objetos bajo la influencia de fuerzas aplicadas a ellos, los sólidos, como los líquidos, se ven sometidos a un gran número de diferentes tipos de fuerzas (Lewis, 1993).

La reología estudia el flujo y la deformación de los materiales (Méndez, Pérez & Paniagua, 2010). La reología o ciencia de la deformación de la materia, se ocupa de preferentemente de la deformación de los cuerpos aparentemente continuos, pero con frecuencia también de la fricción entre sólidos, del flujo de polvos, incluso de la reducción de partículas o molturación por Muller (1977) mencionado por (Toledo, 1999).

El comportamiento de los fluidos bajo la acción de fuerzas aplicadas es tema de estudio de la mecánica de fluidos. Sin embargo, el estudio del comportamiento viscoso de los fluidos pertenece al campo de la reología, que es la ciencia que estudia el flujo y la deformación de los materiales. Antes que todo, es importante conocer los conceptos de esfuerzo y deformación para los fluidos viscosos. Para ello considere la Figura 3, que muestra una situación de flujo cortante simple. Aquí se tiene un líquido entre dos placas separadas una distancia L. La placa superior se mueve a una velocidad constante v debido a la acción de una fuerza F (Méndez, 2010).

Esfuerzo cortante σ.

Es la fuerza por unidad de área aplicada paralelamente al desplazamiento (cortante). Tiene unidades de fuerza dividido por superficie, en el SI se mide en N.m-2. Es homogéneo con la unidad de presión, Pa. Aunque hay que recordar que a diferencia de ésta, el esfuerzo cortante es una magnitud vectorial. El esfuerzo cortante es una magnitud microscópica ya que cambia en cada punto del perfil de velocidades.

1.Velocidad de corte

El esfuerzo cortante provoca el desplazamiento ordenado de los elementos del fluido, que alcanzan unas velocidades relativas estacionarias que denotaremos V(x). La velocidad de corte se define como el gradiente (velocidad espacial de cambio) del perfil de velocidades.

dxdV

La velocidad de corte se mide en tiempo s-1

Aunque a menudo sólo se representa una componente, γ es una magnitud vectorial.

1.Viscosidad aparente (η)Mide la facilidad que tiene una determinada sustancia para fluir ante la aplicación de un esfuerzo cortante en determinadas condiciones. Se define como la relación entre esfuerzo cortante y velocidad de corte

Se mide en kg m-1 s-1. La unidad clásica es el Poise y la más comúnmente usada es el centipoise cP. Los fluidos Newtonianos son los de comportamiento más sencillo al presentar una viscosidad aparente constante (T=cte.) e independiente de esfuerzo de corte y de la velocidad de corte.

Importancia de la reología de alimentos.

La reología de los alimentos es importante, porque es una ciencia que ha permitido que sea posible determinar mediante métodos instrumentales, una serie de parámetros objetivos directamente relacionados con las características sensoriales y subjetivas que definen la textura de un alimento, ya que la evaluación sensorial de los alimentos es una función primaria del hombre (Costell y Duran, 1981).

Clasificación de los fluidos.

Los fluidos provocan y circulan sometidos a esfuerzos (Ramírez, 2006). De acuerdo a las leyes de la física los sólidos son representados por la ley de Hooke y los líquidos por la de ley de Newton; sin embargo la gran cantidad de alimentos al fluir presentan comportamientos comprendidos entre estos dos extremos. Siendo estos denominados fluidos no newtonianos, acaeciendo que su comportamiento puede variar con la temperatura, concentración y presión; el cual se encontrara en función del esfuerzo cortante y la velocidad de corte. (Ibartz, Barbosa-Cánovas, 2005).

IV. METOLODOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

Tipo de investigación .

El tipo de investigación será descriptivo y aplicativo (Yarlequé, Javier, Monroe & Nuñez, 2007) ya que se manipulo las variables, temperatura y concentración de la solución en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce el fenómeno reologico de mi producto, midiendo el grado de relación existente entre dos o más variables.

Nivel de investigación El tipo de estudio fue descriptivo, explicativo y correlacional (Yárleque et al., 2007) porque permite detallar como se manifiesta un determinado fenómeno, además especifica las propiedades y características del objeto de estudio. Así poder medir el grado de relación entre las variables (dependiente e independiente) de la muestra en estudio.

Métodos de investigación. Análisis Fisicoquímicos de la pulpa del pepino dulce.pH: método potenciométrico recomendado por la AOAC (1997).Acidez: método potenciométrico recomendado por la AOAC (1997).Índice de Madurez: método de índice de madurez de melón. Viscosidad: método del viscosímetro de Brookfield (2002).

Población y muestra PoblaciónEstará formado por los frutos del pepino dulce provenientes de la costa del Perú.

MuestraEstará conformada por las pulpas del pepino dulce obtenidas de la concentración de la materia prima aproximadamente 20 Kg. por tratamiento.

ASPECTOS ADMINISTRATIVOS

 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ahmed, J., Ramaswamy & Sashidhar, (2007). Características reológicas

del tamarindo (Tamarindus indica L.) en jugos concentrados. Ciencias Alimentos.

Acosta, E. R. (2008). “Influencia de la temperatura y concentración en las características reológicas de la pulpa de carambola (Averrhoa carambola L.)”. Tesis EPG – UNCP. Huancayo – Perú.

Andrade, R., Torres R., Montes, E., Pérez, O., Restan L., & Peña, R. (2009). “El Efecto de la temperatura en el comportamiento reológico de la pulpa de níspero (Achrassapota L.)”. Revista de la Facultad de Agronomía. Departamento de ingeniería de alimentosa. Universidad de Córdoba. Colombia pp, 599-612.

A.O.A.C. (2002).“Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists”, 17th ed., Ed. William Horwitz. Gaithersburg.

abc Agro, (1997). “El Pepino Dulce y su Cultivo”. Portal Agrícola Chileno -Infoagro. Recuperado el 22 de agosto del 2015, de http://www.abcagro.com/hortalizas/pepino_dulce4.asp

Alberto P. (2005). La reologٌía se puede aplicar a todos los tipos de materiales, desde gases a sólidos

Bernnan , S. (1980). “Nombres vulgares de las plantas de la cuenca del Mantaro – Perú”. Central biota 10 Nº 82. Editorial Salesiana. Lima – Perú.

Costell ,Duran, P. (1981). Principios de ingeniería de Bioprocesos. Editorial Acribia s.a. Zaragoza - España.