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UNIVERSIDAD DEL QUINDIO

FACULTAD DE CIENCIAS AGROINDUSTRIALES

FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y TECNOLÓGICAS

SEMILLERO DE INVESTIGACIÓN

CIENCIA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS (CEIA):

INFORME FINAL PROYECTO:

Obtención de mermelada mediante la reutilización de los jarabes

deshidratantes de la uchuva (Physalis peruviana L.).

Grupo: CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS –CYTA-

TUTORA:

MAGDA IVONNE PINZON FANDIÑO

Estudiantes:

DIANA MARIA AMAYA

RAUL HERNANDEZ ZARTA

CLAUDIA MARCELA BALCERO

JULIANA ANDREA RIVERA

SANDRA MILENA HERRERA

Armenia – Quindío

Colombia

2008-2009

Fabricación de mermelada de uchuva utilizando jarabes de DO

Semillero de Investigación CEIA. Grupo de Investigación: Ciencia y Tecnología de Alimentos –CYTA-

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, Armenia, COLOMBIA 2

ÍNDICE

Página

INTRODUCCIÓN 5

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 7

2. JUSTIFICACION 8

3. OBJETIVOS 9

3.1. OBJETIVO GENERAL 9

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 9

4. MARCO TEORICO 10

4.1 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 10

4.2 UCHUVA 13

4.3. MERMELADA 14

5. METODOLOGÍA 15

5.1 MATERIA PRIMA 15

5.2 PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS: 15

5.3 SOLUCIÓN OSMÓTICA 15

5.4 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 15

5.5 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS 16

5.6 PREPARACIÓN DEMERMELADA DE UCHUVA 18

5.7 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS 19

6. RESULTADOS Y ANALISIS 21

6.1 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO MÁXIMO DE CICLOS DE DESHIDRATACIÓN

21

6.2 EVOLUCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DO EN LAS MITADES DE UCHUVA

21

6.3 ANÁLISIS COMPOSICIONAL DE LAS MITADES DE UCHUVA SOMETIDAS A DO EN SOLUCIONES REUTILIZADAS

22

6.4 CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LA SOLUCIÓN OSMÓTICA EN LOS DIFERENTES CICLOS DE DESHIDRATACIÓN.

25

6.5 FORMULACIÓN MERMELADA DE UCHUVA 28

6.6 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS DE LA MERMELADA 29

6.7 ANÁLISIS SENSORIAL DE LA MERMELADA: 31

7. CONCLUSIONES 34

8. RECOMENDACIONES 35

9. BIBLIOGRAFIA 36

ANEXO. GALERIA DE FOTOS: PROCESO DE FABRICCIÓN DE MERMELADA DEUCHUVA UTILIZANDO JARABE DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

39




ÍNDICE DE FIGURAS

Página

Figura 1 – Frutos de uchuva 13

Figura 2 - Balanza Analítica Precisa modelo 40 SM-200ª 16

Figura 3 - Refractómetro Mettler Toledo Portable Lab. TM 16

Figura 4 – Balanza de infrarrojo PRECISA 310M SWISS 17

Figura 5.- Equipo de actividad de agua, aw, 18

Figura 6 - pH metro de penetración Metrohm 6.0226. 100pH 4 – 9/0-40ºC 18

Figura 7 – Espectrocolorímetro HUNTERLAB X310 Colorquest XE. 19

Figura 8. - Texturometro TA TX Plus con sonda back extrusion 20

Figura 9 – Variación de los parámetros de deshidratación: pérdida de peso (a);

ganancia de sólidos solubles totales (ºBrix) (b); disminución de aw (c) y

pérdida de humedad (d) de las mitades de uchuva durante la deshidratación

osmótica en función del ciclo de deshidratación (p<0.05)

22

Figura 10 – Evolución de la pérdida de agua (Mw) y ganancia de sólidos (Ms) en

las mitades de uchuva durante la deshidratación osmótica en función del

ciclo de deshidratación (p<0.05)

24

Figura 11. Variación de los de los sólidos solubles totales (°Brix) de la solución

osmótica en función de ciclos de deshidratación. (p<0,05)

26

Figura 12 - Variación de los de la actividad de agua (aw) de la solución osmótica

en función de ciclos de deshidratación. (p<0,05)

27

Figura 13 - Variación del potencial de hidrogeno (pH) de las solución osmótica en

función del ciclo sucesivo de deshidratación.

27

Figura 14 - Variación del potencial de hidrogeno (pH) de la fruta fresca y

deshidratada en función del ciclo sucesivo de deshidratación.

28

Figura 15 – Ubicación en el plano cromático a*-b* de la mermelada de uchuva MC y

MP.

30

Figura 16 – Luminosidad (L*) de las mermeladas de uchuva MP y MC 30

Figura 17 – Análisis de consistencia de las mermeladas de uchuva MC

y MP, utilizando un Texturometro con celda back extrusion.

31

Figura 18 Evaluación sensorial de mermelada preparada comparada con

mermelada comercial

32

Figura 19. - Evaluación sensorial del color de la mermelada preparada

comparada con mermelada comercial

32

Figura 20. Evaluación sensorial del aroma de la mermelada de uchuva

preparada con respecto a la comercial

33




ÍNDICE DE TABLAS

Página

Tabla - 1 Parámetros establecidos para mermelada de uchuva por el

INVIMA

19

Tabla 2 – Comparación de los parámetros de reutilización de

soluciones osmóticas en la deshidratación de distintas frutas (valores

promedio)27

25

Tabla 3 - Comparación de los parámetros fisicoquímicos de las

mermeladas de uchuva MP y MC

29




INTRODUCCION

Uno de los placeres de vivir en tierras tropicales es, sin duda alguna, la enorme

variedad de frutas que se pueden consumir y disfrutar a diario. Pero, además,

Colombia por tener todos los pisos térmicos, posee la flora más variada del mundo

y su tierra apta para el cultivo de nuevos frutos.

Dentro de esa diversidad, se encuentran frutas muy populares como la uchuva.

Este fruto es dulce y ofrece la posibilidad de incluirlo en muchas manifestaciones

gastronómicas: jugos, néctares, compotas, mermeladas y postres son algunos

ejemplos: deleita el paladar de propios y ajenos.

A pesar de la discreta participación de la agroindustria alimentaria nacional, la

industria procesadora de frutas y hortalizas podría desempeñar un importante

papel dinamizador en el sector hortifrutícola en lo económico y social, por su

efecto en la integración de la producción primaria con el eslabón industrial, la

generación de empleo, la productividad agrícola y el desarrollo tecnológico y

empresarial del sector. A pesar de los grandes beneficios, el dinamismo de la

industria procesadora de frutas y hortalizas ha sido lento y su desarrollo ha sido

aislado en algunos segmentos de la producción. (Agrocadenas, 2005).

Sin embargo, en promedio el sector muestra un gran potencial gracias a factores

como la ampliación y diversificación de su consumo; el mejoramiento de algunas

variedades y el interés en los mercados internacionales.

Los tres subsectores de la industria de alimentos que demandan frutas son

fabricación de productos alimenticios, otros alimentos e industrias de bebidas.

En el sector industrial de fabricación de productos alimenticios se encuentran

empresas dedicadas a la fabricación de preparados de frutas, mermeladas, jaleas,

confites blandos, bocadillos y similares, yogur, kumis y jugos de frutas, así como el

envasado y conservación en recipientes herméticos (CCI, 2000).

Las industrias de alimentos que se dedican a la transformación de frutas frescas y

procesadas, utilizan en un 80% fruta como materia prima en la elaboración de los

productos finales en las cuales aunque se requiere grandes cantidades tanto de

frutas frescas como de procesadas, el peso relativo de las frutas en su consumo

(CCI, 2000).

Una alternativa del hombre para aprovechar más y mejor los alimentos que se

producen en épocas de cosecha, es conservarlos mediante la disminución del




contenido de agua. Para esto, desde la antigüedad se empleó el secado al sol y

en algunos casos lo complementó con la impregnación de sal. (Camacho, 2006).

Hoy la investigación tecnológica busca la aplicación de otras técnicas más

eficientes de deshidratación, bajo condiciones controladas para producir mayores

volúmenes de mejor calidad. (Camacho, 2006).

Los resultados obtenidos en estudios previos sobre deshidratación osmótica como

pretratamiento para conservación de frutas y vegetales, han sido satisfactorios

(Rojas, Arango y Pinzón, 2004; Gómez, López y Pinzón, 2006; Gómez, Pinzón,

López, Rojas, 2007; López, et al., 2007); además, las cualidades nutricionales, alto

contenido de minerales, proteínas y vitaminas, hacen ideal la aplicación de esta

técnica para conservación de frutas y vegetales, haciendo necesario resolver el

problema que causa el manejo de la solución osmótica luego de su utilización.

En este trabajo se propone utilizar jarabes provenientes de ciclos sucesivos de

deshidratación osmótica de uchuva, sin reconcentrar, en la fabricación de

mermelada de uchuva, como una alternativa de solución al problema ambiental y

económico que actualmente constituye el manejo de tales jarabes luego de su

utilización en la deshidratación osmótica de frutas.




1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La deshidratación osmótica es uno de los procesos más interesantes de aplicar

en la industria alimentaría ya que permite la conservación de productos al

disminuir su actividad de agua, usando la fuerza osmótica de una solución de

azúcar, sal u otros materiales, sin necesidad de calentamiento lo que permite

mantener la mayoría de las cualidades organolépticas del producto como su color

y aroma.

La aplicación de esta técnica a frutas de origen tropical ricas en aromas exóticos

como el de la uchuva, del cual ya se han obtenidos resultados muy satisfactorios

en la aplicación de la deshidratación osmótica (DO), parece tener gran potencial

sin embargo se ha visto limitada por el problema económico y ambiental que

representa el manejo de grandes volúmenes de la solución osmodeshidratante.

Esta solución se ve enriquecida con sustancias hidrosolubles provenientes del

alimento que la convierten en un buen prospecto para su reutilización en nuevos

ciclos de DO o como materia prima para la elaboración de nuevos productos

alimenticios como jugos, néctares y mermeladas; para lo cual es necesario

entender, los cambios físicos y químicos, los tipos y cantidades de sustancias

como vitaminas, minerales, aromas y pigmentos con los que se ve enriquecida

para poder definir el tipo de productos en los que puede ser usada finalmente.

La solución osmótica (SO) sino es reutilizada se considera como desecho

industrial creando un problema ambiental relacionado con su alto nivel de DBO5 y

la gran cantidad de materia orgánica presente (Dalla Rosa, et al, 2001); los

principales inconvenientes con el manejo de la SO tienen que ver con el

almacenamiento de los altos volúmenes que se necesitan, el enturbiamiento que

se genera por el desprendimiento de solutos y partículas de las frutas allí

sumergidas; el riesgo de contaminación microbiana cuando ha descendido a

niveles inferiores a 60°Brix y la implementación de tecnologías que permitan su

uso final.




2. JUSTIFICACION

La deshidratación osmótica (DO) es un proceso que reduce, no de manera

excesiva, la humedad de los productos alimenticios obteniendo productos de

humedad intermedia, con gran estabilidad microbiológica debido a la reducción en

la actividad de agua. (García-Martínez, et al, 2002). Esta técnica consiste en

sumergir el producto alimenticio en una solución con una alta presión osmótica

que permite el flujo másico, en donde el alimento pierde agua, y gana sólidos

procedentes de la solución osmótica (SO).

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 presenta la

membrana o pared celular, favorecidos por la presión osmótica que ejerce la SO

de alta concentración donde se ha sumergido la fruta (Camacho, 2006).

Los jarabes usados y resultantes de la deshidratación que se encuentran

enriquecidos con sustancias provenientes de la frutas pueden ser utilizados como

ingredientes de otros productos, tales como néctares, mermeladas, bebidas

carbonatadas y en la fabricación de alimentos para animales. (Dalla Rosa, 2001;

García-Martínez, 2002; Osorio, 2007).

En el caso de la fabricación de mermeladas el hecho de que la fruta

osmodeshidratada y la SO presenten altos niveles de azúcar permiten eliminar el

proceso de concentración por calentamiento, que hace que el producto final pierda

propiedades sensoriales con respecto a la fruta, de esta manera obteniendo una

mermelada con características organolépticas superiores (García-Martínez, et al,

2002; García-Martínez et al., 2002a).




3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Establecer el proceso de fabricación de mermelada, utilizando la solución

osmótica (SO) resultante de la deshidratación de uchuva comparando,

mediante técnicas instrumentales, analíticas, cualitativas y cuantitativas, sus

propiedades físicas y químicas con las de mermeladas fabricadas por

métodos tradicionales.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer el número máximo de ciclos de deshidratación osmótica (DO)

de frutos de uchuva durante los cuales la solución osmótica, SO, mantiene

su carácter deshidratante, evaluando sobre los trozos de fruta la actividad

de agua (aw), sólidos solubles totales (ºBrix) y análisis composicional.

Determinar las variables del proceso de elaboración de mermelada de

uchuva utilizando la SO resultante de la deshidratación de uchuva en

diferentes ciclos de deshidratación.

Comparar las propiedades de pH, Color, aw, ºBrix, Humedad y Textura, de

la mermelada obtenida mediante uso de jarabes provenientes de

deshidratación sucesiva de frutos de uchuva, con las de la mermelada

fabricada comercialmente:




4. MARCO TEORICO

4.1 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

Fundamentos: La osmosis el fenómeno de difusión (traspaso) de líquidos o gases,

a través de una sustancia permeable para alguno de ellos. Si un compartimiento

de agua pura se separa de una disolución acuosa por medio de una membrana

rígida permeable al agua, pero impermeable a los solutos, habrá un paso

espontáneo de agua desde el compartimiento que contiene agua pura hacia el que

contiene la disolución.

La transferencia de agua se puede detener aplicando a la disolución una presión,

además de la presión atmosférica. El valor de esta presión adicional necesaria

para detener el paso de agua recibe el nombre de presión osmótica de la

disolución, las soluciones con una alta presión osmótica se conocen como

soluciones osmóticas y conllevan una gran concentración de solutos.

El fenómeno de deshidratación osmótica se ha tratado de explicar a partir de los

conceptos fundamentales de transferencia de masa al establecer el origen de las

fuerzas impulsoras difusivas involucradas. El mecanismo de impregnación se

considera que es producto de la casi saturación de las capas exteriores o

superficiales; la mayoría de las explicaciones y el modelado y cálculo de los

parámetros que los describen han sido calculados a partir de la segunda ley de

Fick. Es importante mencionar que algunos de los trabajos publicados han sido

realizados con substancias modelo, lo cual lleva muchas veces implícito el estudio

de estructuras homogéneas. Sin embargo, es bien conocida la no homogeneidad

de las estructuras de los productos naturales, lo cual genera resistencias

complejas durante el proceso de transferencia de masa. (Soto, 2002; García-

Martínez, et al., 2002; Garcia-Martinez et al., 2002a)

El efecto neto de los flujos de salida de agua y ganancia de sólidos ha sido

estudiado por diversos autores, por ejemplo, utilizando cubos de gel de agar

expuestos a diferentes condiciones de temperatura y concentración de la solución

osmótica. Se han identificado dos etapas en el proceso de DO. En la primera,

denominada deshidratación, la pérdida de agua es mayor que la ganancia de

sólidos y en una segunda etapa, llamada impregnación, se obtiene una ganancia

de sólidos mayor a la pérdida de agua. En esta segunda etapa, la masa total del

sólido aumenta con el tiempo. (Soto, 2002; Genina, 2002; Pointing, 1973)




Dado el fenómeno de inclusión de solutos, la DO se presenta como un método

alternativo de formulación de productos. En trabajos recientes se ha encontrado

que la DO permite modificar la composición del producto y, como consecuencia,

mejorar sus propiedades nutricionales, sensoriales y funcionales. Otra aplicación

consiste en aumentar la estabilidad durante el almacenamiento e incluso modificar

el contenido de sólidos al final del proceso de DO. (Fito et al., 1998; Dalla Rosa y

Giroux, 2001)

Dentro de ciertos límites, por ejemplo usando soluciones de sacarosa y sal como

soluciones osmóticas, se puede incrementar el nivel de deshidratación y disminuir

la impregnación de sal en hongos, en un proceso de DO realizado en dos etapas.

Se ha observado que la inclusión de azúcares protege la pigmentación de los

vegetales, por lo que su aplicación podría eliminar la necesidad de inactivar

enzimas, proceso comúnmente aplicado para eliminar los problemas de

oscurecimiento de vegetales.

De acuerdo a los efectos observados en los procesos de deshidratación osmótica

con relación al contenido de sólidos en los frutos, no se considera que esta

operación constituya por sí misma un proceso de conservación, sino una etapa de

pretratamiento en operaciones como son el secado o la congelación. A

continuación se resumen las posibles aplicaciones de la DO como pretratamiento

para operaciones de conservación y acabado de alimento. Los procesos de

secado, al someter el producto a un proceso de deshidratación osmótica antes del

mismo, permiten aumentar la capacidad de los secadores y el rendimiento de los

productos finales. Esto conduce a un ahorro de energía, a la reducción (o

eliminación) del escalde, así como a mejorar la calidad de los productos naturales,

especialmente aquellos con características termolábiles. (Soto, 2002; Fito, et al.,

1998)

En los mismos productos la actividad final del agua debe ser tomada en cuenta.

Por ejemplo, si ésta se mantiene hasta un valor de 0.6, el proceso de secado se

realiza bajo las condiciones normales de transferencia de masa; sin embargo, si la

actividad del agua es inferior, debe considerarse la reducción de la velocidad de

transferencia de masa de tipo convectivo, debido a la saturación de la capa

superficial del fruto que impide la entrada de agua. (Soto, 2002)

Aplicación de la deshidratación osmótica a frutas

La deshidratación osmótica se presenta como una tecnología alternativa de

conservación de frutos. Por ejemplo, en el fenómeno de impregnación en frutos la

selección adecuada de solutos osmóticos y de su concentración permitirá controlar

la actividad del agua en éste, así como el pH. Bajo estas condiciones, es posible




llevar a cabo la adición de antimicrobianos que permitan aumentar el tiempo de

vida del producto, especialmente de aquellos con alto contenido de humedad.

Finalmente, para propósitos de aplicación se puede decir que la DO es un método

de conservación de alimentos factible de adaptarse en países con economías

emergentes, que produzcan frutas tropicales que normalmente se consumen

frescas por ser productos perecederos y que al someterse a tratamientos de

procesado mínimo puedan conservarse y exportarse manteniendo muchas de sus

propiedades. Otra de las ventajas es que su desarrollo e instrumentación no

requiere de grandes inversiones ni de equipos complejos o difíciles de obtener,

además de que este tipo de productos se encuentra en regiones económicamente

deprimidas. (Soto, 2002)

La deshidratación de fruta y otros alimentos mediante el uso del proceso de la

osmosis se logra debido a que un buen número de alimentos cuentan con los

elementos necesarios para inducir la osmosis; en el caso de la frutas estos

elementos corresponden a la pulpa, que en estas 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

(Camacho, 2006; Barat, et al., 1998).

Los niveles de pérdida de peso promedio en las frutas más ensayadas como piña,

mango, guayaba o papaya es de alrededor del 40%, al cabo de cerca de seis

horas de inmersión en jarabe con agitación y 20 a 25 °C (Camacho, 2006).

La velocidad de deshidratación, corresponde a la velocidad de perdida de agua

por parte del alimento; 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 del

alimento y del jarabe, y de las condiciones en que se pongan en contacto estos

componentes de la mezcla, tales como la superficie de contacto del alimento, la

concentración de la solución deshidratante y la presión en la que se lleva acabo el

proceso.

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 pre tratamientos son sustancias




que disuelven las ceras o la acción del calor (escaldado), se aumenta la

permeabilidad de las paredes (Camacho, 2006; Pointing et al., 1996).

4.2 UCHUVA

La uchuva (Physalis peruviana L.), que pertenece a la familia de las Solanáceas y

al género Physalis, cuenta con más de ochenta variedades que se encuentran en

estado silvestre y que se caracterizan porque sus frutos (Figura 1) están

encerrados dentro de un cáliz o capacho.

La uchuva, originaria de los Andes suramericanos, es la especie más conocida de

este género y se caracteriza por tener un fruto azucarado y con buenos contenidos

de vitaminas A y C, además de hierro y fósforo. El primer productor mundial es

Colombia, pero también se produce en Sudáfrica y Kenya. Otros países

productores de uchuva son: Zimbabwe, Francia, España, Costa Rica; en general

los países africanos cuentan con buenas condiciones para el cultivo de esta

planta. (Agrocadenas, 2005; CCI, 2000).

La uchuva colombiana contiene mejor coloración y grandes cantidades de

azúcares lo que la hace más atractiva para los mercados internacionales.

Esta planta crece como silvestre y semisilvestre en alturas entre 1500 y 3000

metros; en Colombia la región que cuenta con más hectáreas de este cultivo es

Cundinamarca, y fue por la década de los ochenta que se empezó a comercializar

este fruto con ánimos de exportación.

Figura 1 – Frutos de uchuva

La oferta colombiana de uchuva aumenta en los meses de Octubre a Enero, y la

menor oferta se da entre los meses de Abril y Julio, estacionalidad relacionada con




las épocas de mayor demanda por parte de los mercados europeos; sin embargo

es de aclarar que en Colombia se produce la uchuva durante todo el año.

En diferentes regiones de Colombia se le atribuyen propiedades medicinales tales

como las de purificar la sangre, disminuir la albúmina de los riñones, aliviar

problemas en la garganta, fortificar el nervio óptico, limpiar las cataratas, ser un

calcificador y controlar la amibiasis. El jugo de la uchuva madura tiene altos

contenidos de pectinasa, lo que disminuye los costos en la elaboración de

mermeladas y otros preparativos similares. (CCI, Corporación Colombia

Internacional et al., 1994).

4.3. MERMELADA

En la industria la mayor utilización de azúcar como agente conservador se

presenta en la fabricación de mermeladas, la cual comprende la ebullición de la

fruta sumergida en agua y azúcar durante un espacio de tiempo y bajo

condiciones de temperatura y pH necesarias para desarrollar una estructura de

gel. El componente esencia para desarrollar dicho gel es la pectina, procedente

del fruto o añadida, dependiendo de la composición de la fruta de partida. El

proceso industrial comprende: selección de la fruta, lavado y desinfección,

trituración o molienda, ebullición que puede ser a presión atmosférica o al vacío,

controlando temperatura, acidez, pH, grado de gelificación, % de pectina añadida,

adición de conservantes, si se utilizan; llenado de envases, tapado en caliente,

enfriamiento, 12 – 24 horas para gelificación, rotulado, empacado,

almacenamiento y distribución. (Holdsworth, 1988)




5. METODOLOGÍA

5.1 MATERIA PRIMA

Los frutos de Uchuva (Physalis peruviana) necesarios para esta investigación

fueron adquiridos en el supermercado Cristal de la ciudad de Armenia (Quindío),

seleccionados de tal manera que el color de la cáscara correspondiera al grado de

maduración 5, establecido por Pinzón (2007) como el grado de maduración que

presenta mejores resultados para la deshidratación osmótica. El proyecto de

investigación se desarrolló en las instalaciones del Laboratorio de Investigaciones

en Postcosecha (LIP) ubicado en la Universidad del Quindío (Colombia) a 640

msnm y una temperatura promedio de 18ºC-23ºC.

5.2 PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS:

Los frutos de Uchuva (Physalis peruviana) fueron trasladados al laboratorio de

investigaciones en Postcosecha (LIP) dónde se refrigeraron hasta su

procesamiento. Los frutos fueron desinfectados por inmersión en CITROSAN®

durante 5 minutos y cortados en mitades por el eje polar.

5.3 SOLUCIÓN OSMÓTICA

Como solución deshidratante se utilizó una disolución de sacarosa (azúcar

comercial) de 60 º Brix, utilizando agua tipo II purificada por osmosis inversa;

preparada mediante agitación y calentamiento constante sin superar los 40 ºC

para evitar la caramelizarían, se adicionaron 1 g/L de acido ascórbico y 0,5 g/L

de acido cítrico como agente conservante y antioxidante respectivamente (Pinzón

et al., 2007).

5.4 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

La deshidratación osmótica se llevo a cabo siguiendo los parámetros establecidos

por Pinzón et al. (2007), sumergiendo las mitades de uchuva en la solución

deshidratante con la ayuda de una canastilla de polietileno durante 300 minutos,

manteniendo una relación fruta : jarabe de 1:5.




Se realizó un ciclo de deshidratación diario, refrigerando la solución al final de

cada día a 4 ºC

5.5 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS

Peso

Se pesaron las mitades de uchuva frescas y deshidratadas en una balanza

analítica marca Precisa Modelo 40SM_ 200ª, con sensibilidad de ±0.00001

(Figura 2).

Figura 2 - Balanza Analítica Precisa modelo 40 SM-200ª

Sólidos solubles totales (ºBrix)

El contenido de sólidos solubles de los cubos las mitades de uchuva frescas y

deshidratadas se determinó por el método refractométrico y se expresó como

porcentaje de sólidos solubles o °Brix. El equipo se calibró con agua destilada.

Se colocó una muestra de trozo de uchuva de sobre el prisma del refractómetro

Mettler Toledo Refracto 30P (Figura 3), escala de 0 a 85 ºBrix y se realizó la

lectura por triplicado, de igual manera se efectuaron las medidas de ºBrix de la

solución osmótica después de cada ciclo de deshidratación.

Figura 3 - Refractómetro Mettler Toledo Portable Lab. TM




Especificaciones técnicas: Método: Ángulo de reflexión – D Na; Rango de medida:

De 1.32 a 150; Precisión: 0.0005; Rango: De 0 – 85 ºBrix; Rango de temperatura:

De 10 – 40 ºC; marca: METTLER TOLEDO Portable Lab TM.

Humedad

Se utilizó una balanza de infrarrojo marca PRECISA 310M SWISS Quality Precisa

Ha 300, (Figura 4) aplicando una temperatura de calefacción de 105 ºC a presión

atmosférica. En primer lugar se taró la balanza. Para ello se colocó el platillo de

aluminio en la misma, se cerró la tapa del horno y se pulsó 1 vez TARE; hasta que

apareció en pantalla el dato de temperatura programada y el peso.

Después se cubrió con láminas delgadas cortadas de mitades de uchuva fresca y

deshidratada de manera que facilitara el secado de los mismos. El equipo registró

de forma automática la variación del peso de la rodaja que equivale a valores de

humedad (g agua / 100 g muestra) considerando que todo el peso perdido

correspondió a agua evaporada. Cuando el valor de la humedad apareció

constante, las láminas ya no puede perder más agua y ese valor corresponde a la

humedad de la fruta.

Figura 4 – Balanza de infrarrojo PRECISA 310M SWISS

Actividad de agua (aw)

La actividad de agua de las mitades de uchuva frescas y deshidratadas así como

de la SO se midió utilizando el equipo Aqualab Decagon series 3Te (Figura 5)

previamente calibrado con soluciones de sales saturadas de actividad de agua

conocida.




Figura 5.- Equipo de actividad de agua, aw,

Potencial de hidrogeno (pH)

Se utilizó un pH metro Metrohm 704 serie 01 (Figura 6) con electrodos de platino

pH 0 – 14/0 – 80 ºC Pt 1000/b/2/3M de KCl y de penetración Metrohm 6.0226.100

pH 4 – 9/0 – 40 ºC , para realizar una punción directa: se calibró con solución

tampón de pH 4 y 7 marca Merck y se realizaron análisis por triplicado de las

mitades de uchuva fresca y deshidratada y deshidratado así como a la SO

después de cada ciclo de deshidratación.

Figura 6 - pH metro de penetración Metrohm 6.0226. 100pH 4 – 9/0-40ºC

5.6 PREPARACIÓN DE LA MERMELADA DE UCHUVA

La mermelada de uchuva se preparó según la metodología establecida por

Camacho (2006) y siguiendo la legislación nacional establecida en la resolución

7992 de 1991 del Invima (Invima, 1991). Se establecieron los parámetros finales,

según Tabla 1.




Tabla - 1 Parámetros establecidos para mermelada de uchuva por el INVIMA

Parámetros Valor

°Brix 14

pH 3,5

% Pulpa 60

5.7 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS

La mermelada de uchuva obtenida fue sometida a los análisis de pH, humedad,

color y textura los cuales, mediante un panel sensorial no entrenado, se

compararon con los valores obtenidos para mermelada de uchuva comercial

marca la Constancia.

Color

El análisis de color de la mermelada comercial y forumulad se llevó a cabo en un

espectrocolorímetro HUNTERLAB X310 Colorquest XE (Figura 7) por reflectancia

con observador de 10º e iluminante D65, realizando las medidas por triplicado

para los valores a*, b* y L*.

Figura 7 – Espectrocolorímetro HUNTERLAB X310 Colorquest XE.

Textura

Los análisis de textura de la mermelada de uchuva preparada utilizando el jarabe

de DO de trozos de uchuva y su contrapartida comercial y se llevaron a cabo




utilizando un Texturometro TA TX-PLUS (Figura 8) con una sonda back extrusion

de 45 mm de diámetro.

Figura 8. Texturometro TA TX Plus con sonda back extrusion

http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.stablemicrosystems.com/tubesachetextrusion%2520rig_toothpaste.jpg&imgrefurl=http://www.stablemicrosystems.com/presssp.htm&usg=__XHudPmqew-g9eWiVDgXFPLWGP5g=&h=371&w=245&sz=13&hl=es&start=3&um=1&itbs=1&tbnid=1WIGOH6ZvQQRxM:&tbnh=122&tbnw=81&prev=/images%3Fq%3Dsonda%2Bde%2Bback%2Bextrusion%2Bpara%2Bgeles%26um%3D1%26hl%3Des%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1

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6. RESULTADOS Y ANALISIS

6.1 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO MÁXIMO DE CICLOS DE

DESHIDRATACIÓN

Con el fin de determinar el número máximo de ciclos de deshidratación osmótica

de trozos de uchuva en los cuales se puede reutilizar la solución deshidratante sin

necesidad de reconcentrarla, se estableció que se debía observar valores

similares en los diferentes medidas de deshidratación (perdida de peso,

disminución de la aw, perdida de humedad, ganancia de sólidos solubles totales

ºBrix, y el análisis composicional) teniendo en cuenta los valores obtenidos en el

ciclo de deshidratación 1 como fuente de comparación.

6.2 EVOLUCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DO EN LAS MITADES DE

UCHUVA

Es importante observar los cambios en cualquiera de los parámetros de

deshidratación cuando se está reutilizando la solución osmótica y fruta fresca para

cada ciclo de DO, debido a que cualquier variación en ellos va a tener efectos en

el producto final. (Villa; et al, 2009)

El análisis de varianza de los distintos parámetros de deshidratación mostró una

relación estadísticamente significativa (P<0,05), de los valores analizados: % de

pérdida de peso, % de pérdida de humedad, % ganancia de SST y % de

disminución d actividad de agua, con respecto al ciclo de deshidratación (figura 9)

en el que se ésta reutilizando la solución osmótica sin reconcentrar.

Todos los parámetros mostraron estabilidad en su capacidad deshidratante

durante los tres primeros ciclos de deshidratación, sin embargo durante el cuarto

ciclo de deshidratación hubo un marcado descenso en dicha capacidad

evidenciado por la gran variación de los 4 parámetros medidos, resultante en una

disminución de la pérdida de agua del fruto sometido a DO (Figura 9).




(a) (b)

(c) (d)

Figura 9 – Variación de los parámetros de deshidratación: pérdida de peso (a);

ganancia de sólidos solubles totales (ºBrix) (b); disminución de aw (c) y pérdida de

humedad (d) de las mitades de uchuva durante la deshidratación osmótica en

función del ciclo de deshidratación (p<0.05)

6.3 ANÁLISIS COMPOSICIONAL DE LAS MITADES DE UCHUVA SOMETIDAS

A DO EN SOLUCIONES REUTILIZADAS

Con el fin de observar de manera más clara la evolución de los parámetros de

deshidratación de las mitades de uchuva según el ciclo en el que se reutiliza la

solución osmótica, se calcularon los valores pérdida de agua (Mw) y ganancia de




sólidos (MS), que correlacionan los cambios en los ºBrix y porcentaje de

humedad de las mitades de uchuva con los cambios en el peso según las

ecuaciones 1 y 2 respectivamente:

Ms = (1)

Mw = (2)

Donde:

Mw = Variación de peso de agua respecto al peso inicial

Ms = Variación de peso de los sólidos solubles respecto al peso inicial

Mf = Peso de las mitades de uchuva al final del tratamiento osmótico

M0 = Peso de las mitades de uchuva antes del tratamiento osmótico

Xw0 = Fracción másica las mitades de uchuva antes del tratamiento osmótico

Xwf = Fracción másica al final del tratamiento osmótico

Xss0 = Fracción másica de las mitades de uchuva de sólidos solubles antes del

tratamiento osmótico

Xssf = Fracción másica de sólidos solubles en las mitades de uchuva al final del

tratamiento osmótico.

La figura 10 muestra los cambios en el Mw y el Ms de las mitades de uchuva en

cada ciclo de deshidratación osmótica en los cuales se reutilizó la solución

deshidratante.




Figura 10 – Evolución de la pérdida de agua (Mw) y ganancia de sólidos (Ms) en

las mitades de uchuva durante la deshidratación osmótica en función del ciclo de

deshidratación (p<0.05)

El análisis de varianza para las variables Mw y Ms mostró una relación

significativa entre éstos y el ciclo de deshidratación en el que se está reutilizando

la solución osmótica (P<0,05), ambos parámetros confirmaron el comportamiento

previamente observado donde en el 4 ciclo los parámetros fueron totalmente

diferentes a los alcanzados en ciclos anteriores.

Una vez analizados los datos de los parámetros de deshidratación y análisis

composicional de las mitades de uchuva se observa que los valores estudiados

tienen comportamientos iguales o cercanos a los del primer ciclo de

deshidratación hasta los ciclos tercero y cuarto, siendo el tercer ciclo aquel en el

que la totalidad de los parámetros de deshidratación y análisis composicional

mantienen valores cercanos a los del primer ciclo. Luego del tercer ciclo se

aprecia una sensible disminución de la eficiencia de la solución osmótica para

disminuir el contenido de agua libre del fruto, aunque el contenido de sólidos

solubles se mantiene prácticamente constante (Figura 10). Estos resultados

comparados con los obtenidos en estudios previos marcan (Tabla 2) que la

capacidad de la solución deshidratante se mantiene por varios ciclos y que esta

capacidad se ve afectada por los distintos parámetros de deshidratación que se

utilicen.




Tabla 2 – Comparación de los parámetros de reutilización de soluciones

osmóticas en la deshidratación de distintas frutas (valores promedio)

Fruta ºBrix

de SO

Tiempo

de DO

(min)

Relación

jarabe

:fruta

Xw FF Xw FD ºBrix

FF

ºBrix

FD

aw FF a w FD Nº

Ciclos

máx.

Bibliografía

Tomate

de

árbol

65 240 5:1 0,874 0,765 10,50 22,58 0,991 0,975 7 Villa, 2009

Kiwi 55 90 5:1 0,834 0,772 15,03 21,6 0,987 0,979 10 G-M, 2002

Piña 55 150 20:1 0,87 0,76 12 23 0,989 0.979 15 Peiro, 2007

Toronja 55 210 5:1 0,864 0,77 12,5 22,3 0,989 0,981 8 Peiro, 2006

Uchuva 60 300 5:1 0.859 0.79 14.4 26 0.95 0.76 4 Los autores;

Pinzón et al,

2009)

Si se implementan medidas de reconcentración se puede alargar la vida útil de la

solución osmótica por muchos más ciclos, llegando hasta 20 ciclos de

deshidratación, como en el caso de cubos de manzana (Valdez – Fragoso, et al;

1998), eliminando cambios drásticos en los valores de los parámetros de

deshidratación en los diferentes ciclos y manteniendo controlada la carga

microbiológica, debido a la constante presión osmótica de la solución y la

implementación de controles sanitarios durante los procesos de filtración y

reconcentración. Sin embargo, la implementación de tecnologías que permitan la

reconcentración puede aumentar los costos del proceso (Dalla Rosa, 2001), sobre

todo para la pequeña y mediana industria.

6.4 CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LA SOLUCIÓN

OSMÓTICA EN LOS DIFERENTES CICLOS DE DESHIDRATACIÓN.

Durante los procesos DO, hay transferencia de ciertos sólidos solubles desde la

solución al producto (Uzuegbu y Ukeka, 1987), el agua que fluye desde la fruta a

la SO está acompañada por sustancias naturales solubles (azúcar, minerales,

sales, ácidos orgánicos, etc.), como consecuencia se observan cambios en las

propiedades físicas y fisicoquímicas de la solución deshidratante y los trozos de

fruta.

Porcentaje de sólidos solubles totales (°Brix) y actividad de agua (aw)

Las soluciones deshidratantes mostraron un descenso constante en sus valores

de sólidos solubles con respecto al primer ciclo de deshidratación desde 60 ºBrix




hasta un mínimo de 41,3 ºBrix (Figura 11); causado por la transferencia de agua

del interior de la células del fruto hacia la SO (Rojas, et al; 2005).

Figura 11. Variación de los de los sólidos solubles totales (°Brix) de la

solución osmótica en función de ciclos de deshidratación. (p<0,05)

Se ha encontrado que la solución osmótica utilizada para la DO de rebanadas de

piña mostró una disminución similar a la de los frutos de uchuva (Peiró, et al;

2006). Ésta disminución en la concentración que está directamente relacionada

con la presión osmótica es la causante de la variación de los parámetros de

deshidratación.

Las soluciones osmóticas mostraron un ascenso permanente del nivel de actividad

de agua durante los 4 ciclos de deshidratación, (Figura 12) lo cual entra en

concordancia con la pérdida de sólidos solubles en la solución deshidratante y la

consecuente disminución de la presión osmótica.




Figura 12 - Variación de los de la actividad de agua (aw) de la solución

osmótica en función de ciclos de deshidratación. (p<0,05)

Potencial de hidrogeno (pH):

El pH ocupa un lugar importante en la conservación de alimentos por su influencia

sobre la proliferación microbiana y las reacciones degradativas propias de frutos

frescos (Villa; et al, 2009).

La figura 13 muestra como el potencial de hidrogeno para la solución

deshidratante disminuye ligeramente desde un pH de 4,56 hasta 3,98 luego de 4

ciclos de DO. Este ligera disminución - aumento se explica por la salida de acido

orgánicos, provenientes del ciclo de Krebs, de carácter débil que no varían de

manera drástica la acidez de la solución y que están presentes en las mitades de

uchuva en su estado de madurez 5.

Figura 13 - Variación del potencial de hidrogeno (pH) de las solución osmótica en

función del ciclo sucesivo de deshidratación.




En la figura 14 se puede observar como el pH de la fruta deshidratada no se ve

afectado por la disminución en el pH de la solución osmótica; se puede ver una

tendencia tanto del pH de la fruta como el de la solución se igualen a medida que

aumenten los ciclos de deshidratación, comportamiento previamente reportado por

García-Martínez (2002) y Peiró (2005) y (2007).

Figura 14 - Variación del potencial de hidrogeno (pH) de la fruta fresca y

deshidratada en función del ciclo sucesivo de deshidratación.

6.5 FORMULACIÓN MERMELADA DE UCHUVA

Para la formulación de la mermelada de uchuva se tuvieron en cuenta los

siguientes parámetros:

Sólidos solubles totales finales: 60 °brix

pH Final: 3,5

% Peso de uchuva final: 60%

Se realizó una mezcla de uchuva deshidratada y SO en proporción 1:1 la

cual se homogenizó y dio como resultado los siguientes valores:

Sólidos solubles totales iniciales: 45 °Brix

pH Inicial: 4,1

% Peso de uchuva inicial: 50%




Para poder conseguir los valores finales deseados se procedió a agregar 1500 g

de azúcar comercial, 2,5 g de acido cítrico y 1 g de acido ascórbico. Se llevo esta

mezcla a calentamiento constante no superior a 45 °C en una marmita de

calentamiento por vapor hasta que se evaporo el 50% del contenido;

posteriormente agregaron 10 g de pectina rápida marca TECNAS, disuelta en

300g de azúcar, y se continuó con un calentamiento y agitación constante durante

20 minutos. La mermelada obtenida se envasó en frascos de vidrio de 375 g de

capacidad previamente esterilizados con vapor, se taparon en caliente para inducir

el vacío, y se dejaron enfriar hasta temperatura ambiente.

6.6 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS DE LA MERMELADA

La mermelada preparada (MP) se comparó con mermelada de uchuva comercial

(MC) marca La Constancia, obteniéndose los resultados mostrados en la Tabla 3.

Tabla 3 - Comparación de los parámetros fisicoquímicos de las mermeladas de

uchuva MP y MC

Parámetro

fisicoquímico

Mermelada de uchuva

preparada

Mermelada de uchuva

comercial

°Brix 54,3 75

Actividad de agua (aw) 0,99 0,96

pH 3,67 3,55

Humedad 76% 56%

La mermelada preparada (MP) presentó menor % de sólidos solubles y mayor %

de humedad que la mermelada comercial (MC) evaluada.

Se realizaron análisis de color de ambas mermeladas y se obtuvo que la MP

mostraba una coloración naranja más intensa (Figura 15) que la MC y una mayor

luminosidad (Figura 16) lo que la hace un producto mas atractivo para el

consumidor. La mermelada comercial presentó un color a*b* menos luminoso,

menos brillante.




Figura 15 – Ubicación en el plano cromático a*-b* de la mermelada de

uchuva MC y MP.

Figura 16 – Luminosidad (L*) de las mermeladas de uchuva MP y MC

Se realizó la prueba de consistencia de ambas mermeladas (Figura 17) utilizando

la celda Back Extrusion en un equipo de análisis de textura, obteniéndose que la

MP tiene mayor resistencia a fluir y por lo tanto es más consistente que la MC.

Formulada Comercial

10

15

20

25

30

35

40

45

50 Parametro de color L*

memerlada de uchuva

Pa

ram

etr

o d

e c

olo

r L

*

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Preparada

Comercial

Ubicación en el plano cromatico a*-b*

Mermelada de uchuva

b*

a*




Figura 17 – Análisis de consistencia de las mermeladas de uchuva MC y MP, utilizando un Texturometro con celda back extrusion.

6.7 ANÁLISIS SENSORIAL DE LA MERMELADA

Se realizó un análisis sensorial de la mermelada utilizando 5 jueces no

entrenados a los que se les pido evaluar la MP con respecto a la MC en 3

parámetros: Color, Sabor y Aroma. Los resultados obtenidos fueron que la

mermelada preparada la encontraron más dulce un 80% (Figura 18) de los

jueces no entrenados.

preparada comercial

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0Prueba de concistencia

Mermelada de uchuva

Are

a b

ajo

la

cu

rva

(K

g*s

2)




Figura 18 Evaluación sensorial de mermelada preparada comparada con mermelada comercial

Con respecto al color un 60% de los jueces calificaron como más intenso el

color de la mermelada preparada. (Figura 19)

Figura 19. - Evaluación sensorial del color de la mermelada preparada comparada con mermelada comercial




Con respecto a aroma de la MP el 100% de los jueces calificaron como

mucho más intenso su aroma (Figura 20) comparado con el de la

mermelada comercial.

Figura 20. Evaluación sensorial del aroma de la mermelada de uchuva

preparada con respecto a la comercial

También se realizó una prueba de aceptabilidad en las que se les pido a los

jueces identificar la mermelada que mas les gusta obteniendo que un 100%

prefería la mermelada preparada.

El análisis sensorial mostró que los atributos sensoriales de la mermelada

preparada son superiores y más aceptados que los de la mermelada

comercial




CONCLUSIONES

o El jarabe luego de 4 ciclos de deshidratación osmótica de frutos de

uchuva se utilizó como materia prima para la fabricación de

mermelada de uchuva.

o Se obtuvo buen rendimiento en la deshidratación osmótica de frutos

de uchuva utilizando jarabe de 60°Bix durante 4 ciclos de

deshidratación de 4 horas cada uno y sin reconcentración.

o Se utilizaron los frutos deshidratados osmóticamente para la

preparación de la mermelada de uchuva.

o Se comprobó experimentalmente que la mermelada fabricada a partir

de jarabe reutilizado de deshidratación de frutos de uchuva sin

reconcentrar, por cuatro ciclos, es sensorialmente aceptable

o El jarabe de uchuva le confiere un sabor y aroma más intenso a la

mermelada de uchuva comparado con su contraparte comercial.

o Es posible, desde el punto de vista industrial, utilizar jarabe de

uchuva proveniente de ciclos sucesivos de deshidratación y sin

reconcentrar, como parte de una fábrica productora de mermelada

de uchuva y de frutos de uchuva deshidratados osmóticamente,

contribuyendo con la preservación del medio ambiente al utilizar el

jarabe de DO, que en una fábrica independiente dedicada a la

deshidratación osmótica de frutas, sería un desecho.




8. RECOMENDACIONES

Realizar ensayos de fabricación de mermelada utilizando péctina de

diferentes velocidades de gelificación para obtener una mejor textura del

gel.

Hacer ensayos de despulpado retirando parte de las semillas para obtener

un producto final con menor cantidad de semillas o combinar este factor con

ensayos de pectina de diferentes grados de metoxilo para lograr una mejor

distribución de las semillas en el envase.




9. BIBLIOGRAFIA

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ANEXO: GALERIA DE FOTOS: PROCESO DE FABRICCIÓN DE MERMELADA

DEUCHUVA UTILIZANDO JARABE DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA




Envases lavados,desinfectados y esterilizados

Ebullición y concentración de pulpa y jarabe de uchuva proveniente de

ciclos sucesivos de DO




Control de °Brix durante ebullición

Envasado y cerrado en calientede mermelada de uchuva




Producto final: Mermelada deuchuva utilizando jarabe proveniente de ciclos

sucesivos de DO

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