Preparado por: Ing. RODRIGO R. CUELLO M.Asignatura: Operaciones Unitarias I DESHIDRATACION OSMOTICA EN FRUTAS 1. INTRODUCCION. 1 Una alternativa del hombre para aprovechar mas 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 empleó el secado al sol y en algunos casos lo complementó con la impregnación de sal. Hoy, la investigación tecnológica busca la aplicación de otras técnicas mas eficientes de deshidratación, bajo condiciones controladas para producir mayores volúmenes de mejor calidad. Desafortunadamente durante la deshidratación de las frutas ocurren cambios mas o menos intensos que disminuyen en calidad y cantidad el contenido de nutrientes básicos para la dieta humana y cambian las características sensoriales de los productos. En un intento para evitar estos efectos se emplean aditivos que contrarrestan el desarrollo de microorganismos y previene o reponen los cambios ocasionados por los procesos aplicados. En la actualidad existe una amplia tendencia mundial por la investigación y desarrollo de técnicas de conservación de alimentos que permitan obtener productos de alta calidad nutricional, que sean muy similares en color, aroma y sabor a los alimentos frescos y que no contengan agentes químicos Conservantes. Entre las técnicas que son objeto de investigación en la sección de vegetales del ICTA., para su aplicación en frutas se halla la deshidratación Osmótica Directa. Esta técnica permite obtener productos que reúnen las características arriba mencionadas y además los costos de producción son más bajos, si se compara con las técnicas que emplean calor o frío para los diferentes procesos de deshidratación. En esta publicación y en la guía elaborada para la sesión práctica, se describen en detalle los fundamentos de esta técnica: la viabilidad de emplearla con frutas; el proceso que de manera general aplica; los factores que más influyen en la velocidad de deshidratación; las características y los usos de las frutas y jarabes obtenidos; las ventajas y desventajas de su aplicación, los cálculos para su realización y el control de calidad correspondientes que permiten determinar las cantidades y características de las materias primas y los productos obtenidos. Finalmente se presentan algunos resultados logrados con las investigaciones adelantadas en los últimos años. 2. FUNDAMENTOS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DIRECTA Con el objeto de definir la ósmosis, es preciso definir antes la difusión. Esta última es el acto por el cual, dos cuerpos en contacto, se van mezclando lentamente por si mismos. Este fenómeno es debido a la energía cinética que tienen las moléculas, por la cual se hallan en continuo movimiento. Un ejemplo es el caso cuando se colocan en un recipiente cristales de sal de cocina y suavemente se añade agua que los cubra. Al poco rato los cristales espontáneamente forman una solución cada vez más homogénea, es decir, la sal termina por repartirse uniformemente entre las moléculas de agua. Algo similar sucede cuando en un recinto cerrado en relativo reposo alguien enciende un cigarrillo. Las moléculas de humo rápidamente se mueven en todas direcciones, distribuyéndose uniformemente, con lo que le permite a todos los presentes enterarse por el olfato que alguien está fumando. Ello es posible porque ocurre el fenómeno de difusión. La presión osmótica presente será mayor en la medida que sea mayor la deferencia de concentraciones entre el jarabe y el interior de los trozos de la fruta. de la cual esta separada por la membrana permeable al agua. mango o melón entre otras. pasa y aumenta el volumen de líquidos en el interior. a no ser que se haga por fenómenos especiales. Los jugos en el interior de las células de la fruta están compuestos por sustancias disueltas en agua. azúcares. etc. como es el caso de la fresa. por ejemplo. RODRIGO R. cuentan con los elementos necesarios para inducir la osmosis. además de la presión atmosférica. como el agua o ciertos ácidos. Las paredes o membranas biológicas que constituyen las paredes de las frutas o animales son semipermeables. En este ejemplo. La aplicación del fenómeno de ósmosis en la deshidratación de frutas se puede lograr debido a que un buen número de frutas. se hincha y puede reventar. que puede ser una célula. pero impermeable a los solutos. se tendría un sistema donde se presentaría el fenómeno de ósmosis. que el permeable al agua pero no al alcohol. El valor de esta presión adicional necesaria para detener el paso de agua recibe el nombre de PRESION OSMOTICA de la disolución. 3. que son soluciones diluidas. La transferencia de agua se puede detener aplicando a la disolución una presión. mayor será la presión osmótica que posea. es decir mayor será su capacidad de absorber agua de la solución más diluida. de la membrana de la vejiga de cerdo. donde se hallan disueltos sólidos que oscilan entre el 5 a 18% de concentración. Detrás de estas membranas celulares se encuentran los jugos. El valor de esta diferencia en el ejemplo anterior permite que los trozos de fruta se pierdan cerca del 40% del peso durante cerca de 4 horas de inmersión. CUELLO M. el alcohol ejerce su propia presión osmótica sobre la pared de la vejiga buscando absorber el agua a través de la membrana y como la puede atravesar. Si un compartimento de agua pura se separa de una disolución acuosa por medio de una membrana rígida permeable al agua. como ácidos. en los tejidos biológicos se presentan muchos donde la ósmosis es un fenómeno central para el normal desarrollo de la vida. es decir que permiten el paso de sustancias como el agua pero no el de moléculas más grandes y complejas. Estos elementos corresponden a la pulpa. papaya. si se llena de alcohol y es sumergida en agua. habrá un paso espontáneo de agua desde el compartimento que contiene agua pura hacia el que contiene la disolución. pigmentos. que en estas frutas consiste en una estructura celular más o menos rígida que actúa como membrana semipermeable. por la tendencia a diluir la solución de alcohol. De lo anterior se puede deducir que a mayor concentración de solutos en un compartimento. Si esta fruta entera o en trozos se sumerge en una solución o jarabe de azúcar de 70%. Es el caso. . Algunas de estas sustancias o compuestos de pequeño volumen. favorecidos por la presión osmótica que ejerce el jarabe de alta concentración donde se ha sumergido la fruta. Asignatura: Operaciones Unitarias I 2 La OSMOSIS es el fenómeno de difusión de líquidos o gases. Como este caso. El efecto de esta diferencia se ve reflejado en la rapidez con que es extraída el agua de la fruta hacia el jarabe. minerales. vitaminas. debido al paso del agua exterior a través de la membrana hacia el interior de la vejiga.Preparado por: Ing. a través de una sustancia permeable para alguno de ellos. pueden salir con cierta facilidad a través de orificios que presenta la membrana o pared celular. EMPLEO EN LA DESHIDRATACION OSMOTICA EN FRUTAS. La fruta se lava. aunque si pueden dejar salir de la fruta moléculas mas sencillas como ciertos ácidos o aromas. Por lo general los tejidos de las frutas no permiten el ingreso de sacarosa por el tamaño de esta molécula. la baja agitación o calentamiento del sistema se puede producir ingreso de sólidos hasta un 6 a 10 %. es decir frutas que posean pulpa líquida. de las características y las condiciones en que se realice el proceso. Asignatura: Operaciones Unitarias I 3 La posibilidad de que la sacarosa del jarabe entre en la fruta dependerá de la impermeabilidad de las membranas a este soluto. rígida. dependerán los fenómenos que dentro del sistema fruta:jarabe se presenten. 4. RODRIGO R. tiene una metodología propia que puede ser aplicada en condiciones nada especiales como se presenta a continuación. Como hasta ahora se ha visto. es decir mediante la acción . En este caso se puede retirar la cáscara o aplicarle un tratamiento de permeabilización. En circunstancias como el aumento de temperatura por escaldado previo de las frutas.Preparado por: Ing. Es decir que se puede cortar en trozos como cubos. El tratamiento de permeabilización puede consistir en disolver la película de cera con una sustancia apropiada o someter la fruta a un tratamiento de escaldado. y puede trabajarse entera o en trozos. No servirían para este propósito la pulpa de maracuyá o lulo maduro. DESCRIPCION DEL PROCESO El proceso de obtención de frutas deshidratadas mediante ósmosis directa se realiza de la siguiente forma (ver esquema): ESQUEMA 1: PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DE FRUTAS Preparación de la fruta: Se debe seleccionar una fruta que posea estructura celular rígida o sem. Si la piel es muy gruesa y poco permeable no permite una deshidratación rápida. Este proceso que es muy sencillo de llevar a cabo. CUELLO M. tiras o rodajas. debido a la presión osmótica que se genera dentro de este. Algunos de los procesos complementarios son la refrigeración. La fruta en trozos se sumerge en el jarabe o impregnan con el azúcar dentro de un recipiente adecuado. Asignatura: Operaciones Unitarias I 4 de calor durante un tiempo de 1 a 3 minutos. El proceso de osmodeshidratación se puede aplicar hasta niveles donde la fruta pierde cerca del 70 al 80% de su humedad si se deja el tiempo suficiente dentro de sacarosa o un jarabe de 70%. dependiendo de la utilización que se le vaya a dar. Procesos complementarios: La fruta parcialmente deshidratada a niveles del 40 . De inmediato el agua de la fruta sale hacia el jarabe. todo dependerá de la disponibilidad y rentabilidad del mismo. pero paralelo a este se puede presentar un ingreso de sólidos del jarabe al interior de la fruta teniendo en cuenta esto. como puede ser una caneca plástica o de acero inoxidable. CUELLO M. Deshidratación osmótica: El agente osmodeshidratante debe ser un compuesto compatible con los alimentos como el azúcar de mesa.Preparado por: Ing. Este aumento de sólidos comunica estabilidad a la fruta debido a que su agua se hace menos disponible para procesos de deterioro natural o para el desarrollo de microorganismos que lo pueden invadir. El escaldado disminuye la selectividad de las paredes de las células. Los trozos se extraen del jarabe y la mayor parte de este se retira por medio de un rápido enjuague y escurrido.50% de perdida de agua no es completamente estable a condiciones ambientales. Otros compuestos como los presentados en la tabla 1. el fenómeno mas importante que se presenta es la salida de agua. que es cuando la deferencia de concentraciones entre el interior y el exterior de la fruta es la mayor. liofilización. según el grado de deshidratación alcanzado. pasterización. con lo que se acelera la deshidratación. La mayor velocidad de osmodeshidratación se produce en los momentos iniciales. El producto tiene sus características específicas que en la mayoría de los casos son bastante aceptables. que se puede resumir que en total la fruta aumenta la proporción de sólidos en su interior por dos causas: la salida y el ingreso de sólidos. Como se menciono anteriormente. Los niveles de pérdida de peso promedio en las frutas más ensayadas como piña. . guayaba o papaya es de alrededor del 40%. se puede someter a procesos complementarios que le darán mayor estabilidad hasta el punto de poderse mantener a condiciones ambientales con un empaque adecuado. aunque se ha agregado en mínima cantidad al jarabe de azúcar para aumentar la velocidad de deshidratación. pero si lo es mas que la fruta fresca. La sal de cocina no es empleada para deshidratar frutas por la posibilidad de comunicarle un sabor desagradable. (sacarosa) o jarabes concentrados como la miel de abejas o jarabes preparados a partir de azúcares. Empaque: En general las características del material de empaque deben responder al nivel de estabilidad esperado del producto empacado. secado con aire caliente. RODRIGO R. mango. adición de conservantes o empacado en vacío. al cabo de cerca de seis horas de inmersión en jarabe con agitación y 20 a 25 °C. Pueden ser empleados . Con estos procesos se logra prolongar la vida útil de almacenamiento de los productos. congelación. Los trozos. no requiere empaque especial o puede ser uno construido con película de celofán papel o polietileno delgado. como único sistema de estabilización y ha alcanzado un nivel de humedad inferior al 30%. La velocidad de perdida de peso de una determinada fruta sucede inicialmente de manera mas acelerada con un progresivo retardo a medida que avanza el tiempo de contacto con el jarabe. Curva B: Variación de la concentración ( en o Bx) del jarabe durante el proceso osmótico ( de Lerici et al . El grave riesgo que se puede. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE DESHIDRATACION. para que la humedad que por difusión se desprenda del alimento salga al ambiente que puede poseer alrededor del 65% de humedad. Otra alternativa es empacarlo en envase de vidrio. CUELLO M. el empaque debe ser una película de baja permeabilidad a gases. Una técnica complementaria recomendada para un producto parcialmente deshidratado por ósmosis es exponerlo a un ambiente seco (60-70% de humedad) durante 24 a 48 horas. 1977). para que se deshidrate un poco más y se pueda conservar sin empaque hermético. La reducción del peso de la fruta sumergida en la solución o jarabe concentrado durante un tiempo determinado. 5. Curva A: Reducción porcentual de peso (% WR) en función del tiempo .Preparado por: Ing. de las muestras de manzana en cubos sumergidos en una solución de sacarosa de 60 Bx. pero de forma que cuando se cierre el frasco el producto posea una carga microbiana muy baja y además se complete su conservación con almacenamiento refrigerado. ( Ver figura 1 a continuación). sin complementar la ósmosis con otra técnica de conservación que incluya calor o frío o agentes conservantes. RODRIGO R. Asignatura: Operaciones Unitarias I 5 Un producto sometido a deshidratación osmótica. Figura 1. La película puede ser a base de polipropileno o una multicapa con aluminio.. . es colocar el producto de mediana o baja estabilidad en un empaque cerrado. Si por el contrario el nivel de estabilidad logrado por osmosis es bajo y se necesita complementarlo con pasterización o refrigeración. por ejemplo. se puede conservar a temperatura y humedad relativas ambientales de Bogotá. es decir que no deje entrar ni salir vapor de agua y menos ingresos de microorganismos. puede ser tomado como indicador de la velocidad de deshidratación. Este producto tendrá la apariencia y características de la común uva pasa. de manera que hongos o levaduras puedan desarrollarse y deteriorar el producto. Estos factores están estrechamente relacionados con las características propias de la fruta y del jarabe. debido a la estructura más " apretada " y la mayor cantidad de almidones que posee el banano. RODRIGO R.550 0.845 2.611 0.166 0. estos van a ejercer una diferente presión osmótica.Preparado por: Ing.460 0.127 0. debido a las características del jarabe se hallan la composición y la concentración. Dependiendo de la naturaleza química de los compuestos empleados para preparar el jarabe. que las rodajas de 10cm de diámetro.172 0.871 20 3. y de las condiciones en que se pongan en contacto estos componentes de la mezcla. perderán agua más rápido los trozos de piña en forma de cubos de 2cm.159 0.295 0. En recientes investigaciones se ha visto como con pretratamientos son sustancias que disuelven las ceras o la acción del calor (escaldado). Los factores que dependen de la fruta son: la permeabilidad y características estructurales de las paredes o membranas celulares: la cantidad de superficie que se ponga en contacto con el jarabe y la composición de los jugos interiores de la pulpa. Ver tabla 1. por lo que se constituye en un soluto de alta osmosidad y de hecho desde la antigüedad se empleó en la osmodeshidratación de pescado y carnes conocidas hoy cono el pescado salado de Semana Santa o el jamón serrano.084 10 1. Esta osmosidad será mayor si el peso molecular del compuesto es mas bajo y su capacidad ionizante es alta. CUELLO M. La pulpa entera con cáscara. Un caso es el cloruro de sodio que pesa 58 g/mol y sus átomos son altamente ionizables en agua.885 0.688 0.349 0.342 0.159 0.987 0.288 1.030 0.428 . Soluto g de soluto Por 100 g De solución 1 Cloruro de sodio Etanol Cloruro de calcio Etilenglicol Fructosa Glucosa Sacarosa 0. la cáscara que contiene sustancias de carácter aceitoso o ceroso.031 2. Lo anterior se presenta por el " obstáculo " que constituye para la salida del agua. En cuanto a los factores que influyen en la velocidad de deshidratación de frutas. De manera análoga.015 5 0.927 2. es decir su composición. término que expresa el número de moles de cloruro de sodio por litro necesarias para obtener una solución con la misma presión osmótica de la solución en estudio. al ser sumergida en el jarabe sufrirá una deshidratación más lenta que una fruta sin cáscara. de características cerosas como la breva.655 0.085 0.832 1. Esto es debido a la mayor superficie específica expuesta al jarabe que tiene la forma de cubos. se aumenta la permeabilidad de las paredes.181 15 2.285 ----- 0.030 0. Asignatura: Operaciones Unitarias I 6 Las investigaciones adelantadas han determinado que existen varios factores que influyen en la velocidad de deshidratación. Algunos Autores expresan esta fuerza osmótica en términos de osmosidad. Los trozos de piña sumergidos en jarabe pierden mayor cantidad de agua que las rodajas de banano en el mismo tiempo. RODRIGO R. se incrementa mas la presión osmótica.Preparado por: Ing. 1 Osmosidad de algunos solutos (Weast.969) 7 La concentración del jarabe influye directamente sobre la velocidad. El peso molecular y el tamaño del compuesto de que está preparado el jarabe. Estos factores son la temperatura y la agitación. también influyen para que se produzca el fenómeno de ingreso de este compuesto a la fruta a través de la membrana. favoreciendo un rápido flujo de agua a través de la membrana en busca del equilibrio. El aumento de la temperatura del sistema va a producir cambios en la permeabilidad de la pared celular y en la fluidez del jarabe. Reducción porcentual de peso ( % WR) en función del tiempo. que por acción del calor se ha hecho menos espeso y las paredes de las células. de muestras de manzana en cubos sumergidos en una solución de sacarosa de diferentes concentraciones ( en Bx). porque al mantener una alta diferencia de concentraciones a lado y lado de la membrana. debido a la mayor movilidad de las moléculas y a la pérdida de la selectividad de la membrana. . (Ver figura 2 a continuación). El ingreso de los sólidos es del orden del 3 al 10% del total de los sólidos de la fruta y se produce a mayor velocidad durante los primeros minutos de inmersión. Esto reforzado por el contacto mas intimo entre el jarabe. la cual permite un mayor intercambio de agua que sale de la fruta. CUELLO M. paralelo a la salida de agua de la fruta hacia el jarabe. 1. pero también un mayor ingreso de solutos o componentes del jarabe. (Ver figura 3 a continuación). Figura 2. Asignatura: Operaciones Unitarias I TABLA No. Otros factores que influyen en la velocidad de deshidratación están los relacionados con las condiciones del sistema fruta:jarabe. El aumento de la permeabilidad produce una mayor velocidad de deshidratación. * = Ajuste continuo de Bx ( Lerici. 1977). Ver figura 4. que permanece en la fruta. De igual forma se ha detectado un menor ingreso de soluto del jarabe al interior de la fruta si se mantiene la agitación. de muestras de manzana en cubos sumergidos en una solución de sacarosa de 60 Bx mantenida a diferentes temperaturas ( Lerici. la diferencia de concentraciones entre el jarabe y la pared celular se hace menor. con lo que también se disminuye la velocidad de salida de agua.Preparado por: Ing. la ganancia de sólidos (SG. Water contain). Otro factor que aumenta la velocidad de deshidratación es la relación fruta:jarabe. RODRIGO R. (AW). el agua que ha salido es retirada del contacto y vecindario de la pared y será reemplazada por jarabe concentrado que permitirá el nuevo Establecimiento de una alta diferencia de concentración entre el aumento de la velocidad de deshidratación. solids gain). de manera similar como se mide una humedad. que proviene del jarabe. como es la disminución de la presión atmosférica mediante aplicación de vacío al sistema. es decir el soluto iría en contra de la corriente del agua de la fruta. A medida que avanza el tiempo de contacto de la fruta con el jarabe. Finalmente. u la actividad del agua. existen otros parámetros diferentes a la pérdida de peso. CUELLO M. Si el sistema es agitado. La pérdida de agua (Wl. Estos parámetros son: el contenido de agua (WC. la posibilidad de disminuir la velocidad es mayor.Water Loss). la cual se va difundiendo lentamente por el jarabe concentrado. solo que se hace en un equipo específico y no mide el contenido de agua sino la real disponibilidad del agua por parte de los microorganismos o . que permiten visualizar de manera mas completa la evolución y efectos de la osmodeshidratación en la fruta y en el jarabe. Asignatura: Operaciones Unitarias I 8 Figura 3. Además la disminución de la presión permite una salida más rápida del agua por la ausencia parcial de la barrera que ejerce la fuerza de la gravedad sobre la pared celular. Este último parámetro es muy importante porque se puede medir directamente de la fruta. Esto se podría explicar por la dificultad que produce el flujo de agua que sale de la fruta a las moléculas de soluto que traten de ingresar. Reducción porcentual de peso (% WR) en función del tiempo. Cuando esta relación es una parte de fruta por una de jarabe. Al estar rodeada de agua la fruta. 1977) La agitación periódica al sistema también produce un importante aumento en la velocidad de deshidratación. esta se va rodeando de su propia agua. Recientemente se ha incluido otro factor que puede acelerar el proceso de deshidratación. debido a que el agua que sale de la fruta diluye el jarabe mas rápidamente que si la relación fruta:jarabe se cambia a 1:3. Esta técnica permite la salida de gases ocluidos en el interior de las paredes de la fruta los cuales son una barrera para la osmodeshidratación. RODRIGO R. lo que las convierte en productos semi elaborados que no son estables a . CUELLO M. CARACTERISTICAS Y USOS DE LAS FRUTAS Y LOS JARABES OBTENIDOS. se debe recurrir a complementar el producto mediante otras técnicas de conservación como el frío (refrigerado. pasterizado) o los aditivos (sulfitado. congelado). Aw= actividad e agua. ácido ascórbido). Los datos se refieren a 100 gramos de producto fresco. Este grado de estabilidad dependerá del nivel de deshidratación alcanzado durante la inmersión en el jarabe o por la aplicación de técnicas complementarias de conservación. Figura 4. el calor (escaldado . Generalmente mediante esta técnica se obtienen frutas que han perdido cerca del 40% de su contenido en agua. Las frutas obtenidas mediante esta técnica pueden tener diferentes características según el grado de estabilidad que almacenen. Dependiendo del valor obtenido se sabrá si la fruta es estable o no para el desarrollo de cierto tipo de deterioro.(Ver figura 4 a continuación). Evolución de algunas variables en el curso de la deshidratación osmótica de manzanas en cubos sumergidas en jarabe de glucosa de 51 ºBx.Preparado por: Ing.47%) 6. %WC=contenido porcentual de agua en la muestra. benzoato. Cuando se necesita un producto derivado de una fruta lo más parecido a la fruta fresca pero de alta estabilidad. SG=Aumento en gramos de las sustancias sólidas en la muestra. %WR= Reducción porcentual de peso. sorbato. Asignatura: Operaciones Unitarias I 9 para su empleo en reacciones bioquímicas. (WC inicial= 82. WL=gramos de agua extaida de la muestra. sino que por el contrario. El agua que sale de la fruta al jarabe de temperatura ambiente y en estado líquido. yoghurts. si son llevados a concentraciones adecuadas para generar su fuerza osmótica y además evitar la posibilidad de fermentación. 7. En estos jarabes reutilizados el fenómeno que con mayor fuerza se presenta es la salida de agua de la fruta al jarabe. La explicación es que en un jarabe fresco además de extraer agua. Algunas de las ventajas logradas están relacionadas con la conservación de la calidad sensorial y nutricional de las frutas. también atrapa aromas sabores y colores de la fruta como se mencionó antes. salsas para helados y otros con características de esa fruta. la láctea. si la fruta que se sumerge. Lo anterior se presenta porque los aromas y sabores propios de las frutas. poseen mejores características sensoriales que las frutas que se deshidratan en jarabes frescos. Asignatura: Operaciones Unitarias I 10 temperatura ambiente. son atrapados y estabilizados por los compuestos concentrados en el jarabe. la de pastelería. Después de adelantar una serie de investigaciones durante los últimos años a nivel de laboratorio y algunos ensayos en Planta piloto. para compensar la presión osmótica que se ejerce al interior del jarabe. como sería el caso de néctares. los que si se volatilizarían o descompondrían a las altas temperaturas que se emplean durante la operación de evaporación que se practica durante la concentración o deshidratación de la misma fruta mediante otras técnicas. evita las correspondientes reacciones de oxidación (pardeamiento enzimático) que afectan directamente la apariencia del producto final. permanecen compuestos extraídos de la misma. Teniendo en cuenta las aplicaciones descritas hasta ahora. En otros jarabes. También se pueden emplear como productos estables a condiciones ambientales cuando han llegado a perder cerca del 70 % del agua. que conservan las características de aroma. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA OSMOSIS. pudiéndose emplear como pasabocas solo o mezclados. Los jarabes usados y resultantes de la deshidratación también pueden ser utilizados como ingredientes de otros productos.Preparado por: Ing. Estos jarabes también pueden ser reutilizados en nuevos procesos de deshidratación. trata de alcanzar el equilibrio y terminará con mayor y mejor aroma y sabor. la de pulpas para obtener concentrados. . evita las pérdidas de aromas propios de la fruta. sabor y algo de color genuinos. se les puede utilizar como edulcorantes de productos Específicos. Teniendo en cuenta las nuevas características de los jarabes. Esta interesante aplicación ha permitido comprobar que las frutas sumergidas en jarabes reutilizados. esta deficiente en alguno de estos. CUELLO M. semejante a las uvas pasas. RODRIGO R. La Ausencia de oxígeno en el interior de la masa de jarabe donde se halla la fruta. conviene resumir las ventajas y desventajas que ofrece ésta técnica y evaluar la posibilidad de incorporarla en Colombia para la mayor conservación y el mejor aprovechamiento de nuestros recursos. En estas condiciones estas frutas pueden servir de materias primas semi elaboradas empleadas por otras industrias como pueden ser. Por su parte el jarabe reutilizado no "atrapa" estos compuestos. luego de haber sido retirada la fruta. se ha logrado comprobar ciertas ventajas del proceso de deshidratación osmótica aplicado principalmente a frutas. Tampoco se recomiendan las frutas que poseen alto número de semillas de tamaño mediano como la mora o guayaba. dependiendo del grado de deshidratación. sin consumo de energía eléctrica y además los jarabes que se producen. si se deja deshidratar suficiente tiempo es estable a temperatura ambiente (18 ºC) lo que la hace atractiva a varias industrias. teniendo en cuenta la baja inversión inicial en equipos. mano de obra no calificada. Esta técnica también presenta interesantes ventajas económicas. deshidratado mediante diferentes técnicas o en condiciones de secado solar. Las frutas obtenidas. etc. . aunque se puede corregir este inconveniente ajustando la acidez del jarabe a fin de que la relación de sabor ácido-dulce sea agradable al gusto. También se presentan inconvenientes con el manejo de los jarabes. pueden ser utilizados en la elaboración de yoghurts. Por otra parte el uso de azúcar (sacarosa) o jarabes y melazas tan disponibles en nuestro medio rural. Una característica en la operación de inmersión de la fruta en el jarabe es la flotación. Además. congelación. sabor y aroma. el enturbiamiento que se genera por el desprendimiento de solutos y partículas de las frutas allí sumergidas. Las investigaciones desarrolladas en diferentes centros han estudiado complementar la ósmosis con la refrigeración. La fruta obtenida conserva en alto grado sus características de color. Finalmente está la presencia de insectos que se puede generar en los sitios donde se manejan estos jarabes debido a la atracción que estos tienen por los aromas frutales que con el tiempo se pueden tornar difíciles de erradicar. cuando se trata de volúmenes pequeños a nivel de Planta piloto. pasterización. Por ahora solo se emplean las frutas que presentan estructura sólida y pueden cortarse en trozos. permite mantener una alta calidad al producto final. por lo general no son productos estables. CUELLO M. Es notoria la alta conservación de las características nutricionales propias de la fruta. Cuando se intenta sumergir toda la masa de fruta dentro del jarabe se forma un bloque compacto de trozos que impiden la circulación del jarabe a través de cada trozo. Esto es debido a la menor densidad de la fruta que tendrá 5 a 6 veces menos brix que el jarabe y además a los gases que esta puede tener ocluidos. no permite el fácil desarrollo de microorganismos que rápidamente atacan y dañan las frutas en condiciones ambientales. la resistencia de los microorganismos a los tratamientos térmicos higienizantes. con lo que se obtiene la ósmosis parcial de la fruta. Los resultados han sido diversos tanto en calidad sensorial como de vida útil en anaquel. Algunas frutas pueden perder su poca acidez como el mango o la piña.Preparado por: Ing. Entre las limitaciones que presenta esta técnica de ósmosis está que no a todas las frutas puede aplicarse. Algunos de estos inconvenientes están relacionados con el almacenamiento de los altos volúmenes que se necesitan. y si ya avanzó un poco esta contaminación puede transmitirse a la nueva fruta allí sumergida. La relativa baja actividad de agua del jarabe concentrado. el riesgo de contaminación microbiana cuando ha descendido a niveles inferiores a 60°Bx. Asignatura: Operaciones Unitarias I 11 La deshidratación de la fruta sin romper células y sin poner en contacto los sustratos que favorecen el oscurecimiento químico. la necesidad de conservar los jarabes almacenados bajo condiciones que eviten su fermentación. sino semielaborados que pueden complementarse con otras técnicas que podrían encarecer el producto final. donde solamente se requieren recipientes plásticos medianos. su reutilización una vez se hayan concentrado de nuevo. néctares.) a fin de aprovechar su poder edulcorante y contenido de aromas y sabores de la fruta osmodeshidratada. En el ICTA se han desarrollado productos en los que se ha combinado la ósmosis con la deshidratación por aire caliente y la pasterización. con la posibilidad de su reutilización bien sea en nuevos procesos o para edulcorar otros productos la hace una técnica interesante. RODRIGO R. tomate de árbol y uchuva. La fresa pierde mucho de su sabor característico que pasa al jarabe. sobre deshidratación osmótica directa de algunas frutas se han realizado a nivel de laboratorio a fin de identificar de forma preliminar las condiciones que requieren y el comportamiento de los productos obtenidos para proceder en un futuro a aumentar los volúmenes y poder así aplicar estos estudios a nivel agroindustrial. Con previo congelado de la fruta y aplicación de la osmosis se acelera la deshidratación. Esta aumenta con el escaldado previo que se le puede dar. La variedad mas adecuada es la . fresa. Una alternativa es sumergirlos en una solución de ácido ascórbico inmediatamente se cortan y luego si sumergirlos en la solución osmodeshidratante de jarabe. papayuela.Preparado por: Ing. guayaba. RODRIGO R. se presentan en la siguiente tabla: FRUTA Banano Mora Peras Piña Curuba Guayaba Fresa Pérdida Agua % 34 18 53 52 46 52 51 FRUTA Manzana Tomate Breva Feijoa Pérdida Agua % 37 32 13 38 Melocotón 38 Mango A. La deshidratación de la breva es lenta debido a la impermeabilidad de las cáscara. La moras tardan mas del promedio de las demás frutas por las características de su piel. piña. melón. manzana. curuba. de diferentes frutas en trozos. ALGUNOS RESULTADOS 12 Los estudios adelantados en el ICTA. pitaya. CUELLO M. Los niveles de perdida de agua alcanzados después de 12 horas de inmersión en jarabe de sacarosa de 70 Brix. feijoa. la cáscara posee un fuerte sabor característico y el jarabe resultante es altamente aromático. Las peras pueden también pardearse ligeramente sobre todo antes de sumergirlas en el jarabe. Asignatura: Operaciones Unitarias I 8. Los trozos adquieren un sabor mas intenso. La deshidratación de curuba permite obtener una pulpa concentrada sin empleo de alta temperatura y sin cambios de color o aroma. Se puede seguir el proceso anotado para banano. patilla. Las frutas con las que se han hecho algunos ensayos preliminares son: banano. pera. 52 Papayuela 36 Las características de los productos obtenidos se podrían resumir así: Las rodajas de banano se alcanzan a pardear ligeramente si están muy maduras o no se sumergen pronto en el jarabe. La feijoa en rodajas permite obtener una fruta ligeramente pardeada. Por ejemplo. breva. mora. papaya. mango. . En caso de presentarse la fermentación. se puede ajustar el pH a niveles mas bajos o agregar agentes microbicidas. La concentración se realiza para recuperar su capacidad deshidratante. en cuyo caso se recomienda no volver a emplear. 9. quien en últimas será el que aplique los desarrollos que la Universidad adelanta en el campo de la tecnología de procesamiento de frutas. Para prevenir este deterioro. este debe ser concentrado nuevamente hasta los niveles adecuados. La fermentación se produce porque la concentración de solutos es baja y permite el desarrollo cada vez mas acelerado de microorganismos. CUELLO M. BALANCE DE MATERIA En el caso de reutilizar el jarabe empleado en la deshidratación osmótica. En el caso de hortalizas. Asignatura: Operaciones Unitarias I 13 que posee una pulpa firme. con la estrecha colaboración de la facultad de ingeniería. similar a la guayaba. que es muy grave por el sabor y aroma que se genera. El deterioro del jarabe puede consistir en una fermentación o simplemente un enturbiamiento natural. sobre el desarrollo de equipos que permitan identificar las condiciones de las operaciones y las características de los productos obtenidos a escala de Planta piloto. los ensayos de osmodeshidratación han sido mínimos y en estos se ha empleado salmueras con resultados no muy satisfactorios. aprovechar los aromas y sabores que se desprendieron de la fruta en la primera osmodeshidratación y para evitar su deterioro. Para esto se espera tener el apoyo del sector productivo. Esta carga crece aceleradamente si la concentración del jarabe alcanza niveles menores de 60%.Preparado por: Ing. En el inmediato futuro se tiene programado adelantar investigaciones. Normalmente la descomposición de los azúcares elevan las concentraciones de alcohol. RODRIGO R. esteres y ácidos de sabor y olor desagradables. a los que se llegan por la dilución que produce el agua que sale de las frutas sumergidas. teniendo en cuenta la calidad de sus productos y el bajo consumo de energía que implica. . Por este método la cantidad de jarabe se va incrementando después de cada proceso. La segunda forma si requiere energía y se logra mediante la concentración por evaporación controlada de parte del agua del jarabe. Esta técnica de conservación esta siendo estudiada en los países desarrollados. Los compuestos astringentes y ácidos son reducidos mejorando la relación azúcar/ácido. Las dos formas de alcanzar la adecuada concentración del jarabe. antes de la inmersión del nuevo lote son mediante la adición de azúcar (u otro soluto) o la evaporación de agua. ya que el efecto que verdaderamente interesa es el deshidratante. RODRIGO R. Esta técnica ha sido propuesta para la obtención de mostos de vinos. (Analizar esquema adjunto). frente a las demás técnicas tradicionales lograr concentrados de alta calidad aromática. Asignatura: Operaciones Unitarias I 14 Esquema2: del balance de materia en la deshidratación de fruta con sacarosa La turbidez que con las repetidas inmersiones de frutas se alcanza. La primera forma se logra a partir de los cálculos que se realizan para conocer la cantidad de azúcar que se debe agregar al jarabe que se tiene. La ventaja de esta alternativa es que no se requiere de energía para la reutilización del jarabe.Preparado por: Ing. Los vinos obtenidos a partir de la fermentación de este mosto modificado presenta mejores cualidades organolépticas. no es problema importante en la calidad del producto final. CUELLO M. que depende de la concentración del jarabe. Esta concentración se puede realizar bien sea a presión atmosférica o al vacío. 9. Se necesita resolver los problemas teóricos y prácticos al aumentar la escala de producción mediante el proceso osmótico. Los procesos llamados de evaporación o concentración tienen como finalidad la eliminación de solo una parte de agua de los alimentos. Por lo general la calidad lograda en la de deshidratación es proporcional al costo del proceso aplicado. puede ser eliminada de los alimentos por las simples condiciones ambientales o por una variedad de procesos controlados de deshidratación en los que se someten a técnicas que emplean diferentes medios como calor. obtener productos lo mas parecidos a los alimentos originarios. El agua retirada durante este secado. más posibilidades hay para que el calor penetre y deshidrate. evitar grandes problemas cuando se logre escalar a nivel de Planta industrial. a fin de. la deshidratación se realiza para disminuir el peso y el volumen de los alimentos. aire. RODRIGO R. Por las razones anteriores el secado al sol evolucionó a fin de realizarlo en recintos interiores en donde las condiciones pudieran ser controladas en forma más eficiente. Por este sistema se requiere un espacio bastante grande y los alimentos expuestos al sol son susceptibles a la contaminación y a pérdidas debidas al polvo. Los niveles de humedad remanente llegan alcanzar valores de 1 al 5%. El peso se puede llegar a disminuir 8 veces su peso original. es decir de la salida de agua desde la fruta e ingreso de soluto del agente osmótico hacia la fruta. Hoy en día el término deshidratación de alimentos se refiere al secado artificial bajo control. a fin de lograr luego. Además de los fines de la conservación. Cómo conservar mediante la deshidratación y la concentración de alimentos? El secado ha sido. También están los problemas de agitar jarabes de alta viscosidad o el problema de la flotación del producto por la diferencia de densidad con el agente osmótico. leches evaporadas o pasta de tomate. y ósmosis. Se necesita profundizar también en el estudio de modelos matemáticos relacionados con el flujo simultáneo en contracorriente de materia durante el proceso osmótico. los roedores y otros factores. según el producto. desde tiempos remotos. quizás una o dos terceras partes. El secado al sol permite retirar agua hasta niveles del 15%. Esto resulta evidentemente en ahorro en el costo del transporte y de los empaques. CUELLO M. un medio de conservación de alimentos. Otro aspecto es investigar sobre la prevención de la fermentación de los ingredientes durante el proceso. Un ejemplo de deshidratación donde solo se retira el agua. Hay otras técnicas en las que se emplea calor durante el proceso de retiro de agua. . los insectos. Existen problemas ingenieriles relacionados con el movimiento de grandes volúmenes de soluciones concentradas de azúcar y equipos para operación continua. Asignatura: Operaciones Unitarias I FUTUROS DESARROLLOS 15 Los reportes en literatura se limitan máximo a aplicaciones de osmodeshidratación a nivel de Planta piloto. hasta cierto límite. durante la reconstitución. existiendo sus excepciones. Esta eliminación de agua puede ser casi completa y se busca prevenir al máximo los cambios en el alimento.Preparado por: Ing. frío. como en la preparación de jarabes. lo cual se logra teniendo en cuenta las siguientes variables: Área expuesta: Entre más dividido esté el alimento. a fin de mantener las características de aroma y sabor del producto es al obtención de café instantáneo. Allí se busca que sea lo más rápido posible. deshidratación o concentración. que es suficiente en algunos casos. RODRIGO R. con el mínimo de daño al alimento al costo más bajo. El punto crítico es que el material biológico que son los alimentos nunca es completamente homogéneo y tiende a comportarse de manera diferente debido a que es diferente su composición inicial. 9. La pérdida parcial de componentes volátiles y de sabor es otro efecto de la deshidratación. Con frecuencia estos cambios ocurren solo en determinados productos. Otras técnicas usan agregar esencias y saborizantes que derivan de otras fuentes. En estas condiciones estas proteínas de las paredes celulares no podrán absorber tan fácil de nuevo el agua. químicos y sensoriales en los alimentos. Entre los cambios físicos están el encogimiento. la desnaturalización de las proteínas ocasionada por el calor y la concentración de sales. por lo que se recomienda inactivarlas mediante tratamientos de pasterización o escaldado. Todo debe tender a lograr la máxima velocidad del secado. pero algunos de los principales tienen lugar en casi todos los alimentos sometidos a deshidratación. Existen diferentes métodos de secado y un mayor número de modificaciones de los mismos. migración de solutos y más importante. Velocidad del aire. Otra consecuencia de la deshidratación de alimentos es la dificultad en la rehidratación. equipos adecuados y experiencia con los productos a deshidratar. Estas se aceleran cuando los alimentos se someten a altas temperaturas y el alimento posee elevada concentración de grupos reactivos y el secado alcanza niveles del 15 a 20%. Las causas son de origen físico y químico. Los factores analizados se tienen en cuenta cuando se va a diseñar un equipo de deshidratación de alimentos. El método escogido depende del tipo de alimento que se va a deshidratar.1 Métodos de secado. Las reacciones de oscurecimiento pueden deberse a oxidaciones enzimáticas. textura. Cuando se superan los niveles de deshidratación como el 2% los cambios en el color son menos intensos. viscosidad. Existen entre los métodos de secado por . Humedad del aire. y el grado en que ocurren depende de la composición del alimento y la severidad del método de secado. el nivel de calidad que se puede alcanzar y el costo que se puede justificar. tanto de los productos deshidratados como de sus equivalentes reconstituidos. endurecimiento y la termoplasticidad. los patrones de encogimiento. Asignatura: Operaciones Unitarias I 16 Temperatura: Entre más alta sea la diferencia de temperatura entre el medio de transmisión de calor el alimento mayor la velocidad de salida de humedad. El oscurecimiento también puede deberse a reacciones no enzimáticas. por lo referente al color. velocidad de reconstitución. CUELLO M. o bien agregando gomas u otros compuestos que reducen las pérdidas de sabor y aroma. Los cambios químicos contribuyen a la calidad final. Por esto algunos métodos emplean atrapar y condensar los vapores producidos en el secador y devolverlos al producto secado. Presión atmosférica Por lo general la deshidratación produce cambios físicos. teniendo en cuenta por una parte el encogimiento y la distorsión de las células y los capilares y por otra. perdiendo así la turgencia y alterando la textura que caracteriza a un determinado alimento. Para esto se debe trabajar en forma interdisciplinaria para conseguir resultados óptimos. cantidad y características del agua que posee. sabor. Por todo lo anterior es definitivo combinar unas buenas condiciones de proceso. valor nutritivo y estabilidad en el almacenamiento.Preparado por: Ing. que cambian sus propiedades a lo largo de la operación de secado. a condición que no sean diluidos arriba de un punto crítico de concentración por medio de la asimilación de humedad. La solución de alimento concentrado sin congelar pasa por el tamiz.Preparado por: Ing. Estos compuestos son los que contribuyen a comunicar al jarabe el sabor. Este efecto va aumentando a medida que más agua se va congelando. Existen los evaporadores de película descendente. De esta forma es posible separar los cristales de hielo formados inicialmente antes de que se congele toda la mezcla. película delgada y al vacío. Cada uno de estos métodos tiene un número mayor de variantes que se ajustan a las necesidades de volúmenes y características de productos finales. muy empleado para obtener sal del agua de mar. La concentración crítica de azúcar o de sólidos solubles varía según el tipo de microorganismo. Algunos de estos sirven para alimentos líquidos y otros para sólidos. CUELLO M. Un caso típico que son las frutas en trozos. en tanto que los cristales de agua congelada son retenidos y luego separados. color y aroma de una determinada fruta. sufren una pérdida de agua que resulta letal para su desarrollo. Esta técnica llamada Crioconcentración se basa en que al congelarse un alimento sólido o líquido. RODRIGO R. De esta forma la fruta se concentra y el jarabe se diluye progresivamente con el agua y ciertos compuestos solubles de la fruta capaces de salir de ésta a través de la membrana o paredes celulares. Una forma de separar el hielo es mediante centrifugación a través de un tamiz de malla fina. Otra forma de concentrar son las marmitas abiertas calentadas principalmente con vapor para elaborar mermeladas y jaleas. pasta de tomate. que al ser sumergidas en soluciones concentradas de azúcares. y otros. Entre los métodos de concentración mas empleados esta el solar. aunque estén expuestos a la contaminación microbiana. y ésta forma cristales de hielo que permanecen suspendidos en la mezcla. Los alimentos concentrados más comunes incluyen productos como los jugos y néctares de frutas. Casi todos los alimentos líquidos que se van a deshidratar se concentran antes de ser sometidos a la deshidratación. Otra técnica de concentrar es mediante congelación. no todos sus componentes se congelan inmediatamente. por el fenómeno de ósmosis el agua de las células de las frutas sale a diluir el jarabe exterior. Asignatura: Operaciones Unitarias I 17 convección del aire. la acidez del medio y la presencia de otros nutrientes. jarabes. La solución alimenticia que permanece sin congelar tiene entonces una mayor concentración de sólidos. Aquí también se reduce el peso y el volumen que resultan en algunas ventajas inmediatas. Estos alimentos se conservan por tiempos prolongados sin refrigeración. por ejemplo del medio ambiente circundante. secadores de tambor o rodillo y secadores al vacío. Cuando los microorganismos se ponen en contacto con estos productos concentrados. mermeladas. mermeladas y jaleas. Estos últimos son bastante estables debido a las altas presiones osmóticas que los caracterizan. Este jarabe puede servir para endulzar jugos.2 La concentración de alimentos Esta forma de conservar los alimentos se realiza prácticamente por las mismas razones que se emplea la deshidratación. 9. Primero se congela una parte del agua. jaleas o cualquier otro derivado de las frutas o productos lácteos. . pero normalmente cerca de un 65-70% de sacarosa en solución detiene el crecimiento de todos los microorganismos en los alimentos. La ósmosis directa es otra técnica que permite concentrar a temperatura ambiente alimentos sólidos. (1986). cantidad de área expuesta. USA.G. K.A.. 25.C. Int.R.De Giorgi. (1990) Mass transfer during osmotic dehydration of pineapple rings. A. F. per (1985).Tomasicchio.R.D. 60. Research in to changes of pectic substances in apricots and peaches processed by osmotic dehydration. E. Californis... 90 .M. De.379-93.95. A. Huxsoll..N.576-82. Food Process Eng.R.. X. & Bozorgmehr. K. Crivelli. 259-65. Forni. Osmotic concentration of green beans prior to freezing.& Polesello. sin necesidad de invertir de manera importante en energía o en equipos sofisticados para lograr concentrar este tipo de alimentos.. 48. Battiston. Bertolo. Int.. R.C. Torreggiano. the Netherlands. 11. 1. For improved fravor quality of freeze dried foods. paper No. "technological Innovations in Freezing and refrigeration of Fruit and Vegetables". Biswal. T. RODRIGO R.425-34 . H. 58. & Liu. y todo esto en condiciones ambientales. A. K. & Sreenivasan. G.412-18.F.l. Maestrelli.R.E. P. agitación.R.Food. pp. M. Food Sci.N. Food Process Eng. J.& Carzia. ( 1988).. R. Food Sci.. Beristain. Ferguson. & Castaigne F. in Proc. Conf. Asignatura: Operaciones Unitarias I 18 La concentración elevada del jarabe o compuesto que rodea los trozos de fruta no permite el crecimiento microbiano. Jacson. En la técnica de ósmosis directa son factores importantes que influyen en la velocidad de deshidratación la temperatura. J. Bolin.Sci. 56. Flink. pp.1019-26. composición del sistema. D. además evita el contacto directo con el oxigeno..& antelli. & Ng. 23.carbohydrate polymers.J.Food Chern. ( 1980). Conservazione osmosi di pesche diretta. Bongirwir. smosi.202-5. Industria conserve.M. International Summer Meeting of the ASAE.& parziamente disidratate Industria Conserve.1008-12. C.J. Andreotti.D. R. K.Technol. Wageningen. H..Agr.N. 88-60 15 Biswal. Torreggiani.. 159-76 Biswal. Tompkins.Preparado por: Ing.. CUELLO M. 282. & Bozorgmehr. 6. C. 9-12 July.N. 10. Forni. Biswal. & Bozorgmehr. presión. BIBLIOGRAFIA Adambounou.L.R. Deshydratation partielle par osmose Desbananes at determination de courbes de sortion isotherme.. (1983). & Le Maguer. ( 1991). Acta horticulturae n. ISHS.. (1990). ( 1989)..S. Azuara.96-8 Palmas.A. Effect of osmosis agents and concentration on fruit quality. tipo de membrana y características de los trozos de fruta. D.E. Davis. 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