Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2005
Determinación de las formulaciones y de las variables de proceso Determinación de las formulaciones y de las variables de proceso
en productos derivados de la feijoa (Acca sellowiana Berg) en productos derivados de la feijoa (Acca sellowiana Berg)
Sandra Patricia Cote Daza Universidad de La Salle, Bogotá
Yeimmy Tatiana Ladino Rodríguez Universidad de La Salle, Bogotá
Navid José Pimienta Sandoval Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Cote Daza, S. P., Ladino Rodríguez, Y. T., & Pimienta Sandoval, N. J. (2005). Determinación de las formulaciones y de las variables de proceso en productos derivados de la feijoa (Acca sellowiana Berg). Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/339
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DETERMINACIÓN DE LAS FORMULACIONES Y DE LAS VARIABLES DE PROCESO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA FEIJOA (Acca sellowiana Berg)
SANDRA PATRICIA COTE DAZA YEIMMY TATIANA LADINO RODRÍGUEZ
NAVID JOSE PIMIENTA SANDOVAL
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS
BOGOTÁ 2005
DETERMINACION DE LAS FORMULACIONES Y DE LAS VARIABLES DE PROCESO EN PRODUCTOS DERIVADOS DE LA FEIJOA (Acca sellowiana Berg)
SANDRA PATRICIA COTE DAZA
YEIMMY TATIANA LADINO RODRÍGUEZ
NAVID JOSE PIMIENTA SANDOVAL
Trabajo para optar el título de Ingeniero de Alimentos
Director LUCILA GUALDRÓN Ingeniera Química MSc
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS
BOGOTA 2005
Nota de aceptación: El presente trabajo se acepta como tesis de grado para optar al título de Ingeniero(a) de Alimentos de la Universidad de la Salle.
______________________________ Firma del jurado
______________________________
Firma del jurado ______________________________
Directora de la tesis Ing. LUCILA GUALDRÓN
Bogotá, 4 de Octubre de 2.005
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN
1 MARCO TEÓRICO 1
1.1 Generalidades y características de la materia prima 1
1.1.1 Historia 1
1.1.2 Propagación y prácticas culturales 2
1.1.3 Manejo de cosecha y post cosecha 5
1.1.4 Composición química 6
1.1.5 Características físicas 8
1.2 TRATAMIENTOS DE LA FRUTA 11
1.3 PARDEAMIENTO Y CONTROL DEL PARDEAMIENTO 12
1.3.1 Pardeamiento enzimático 13
1.3.2 Polifenoloxidasa 14
1.3.3 Antioxidantes 14
1.4 METODOS DE CONSERVACIÓN PARA LA PULPA 16
1.5 OBTENCIÓN DE PRODUCTOS 18
1.5.1 Mermelada y bocadillo 18
1.5.2 Néctares 21
1.6 EVAPORACIÓN 22
1.6.1 Factores del proceso 23
1.7 EVAPORADOR A VACIO 23
1.8 TRANSFERENCIA DE CALOR 25
1.8.1 Mecanismos de transmisión de calor 25
1.8.2 Manejo transferencia de calor en evaporador a vacío en estado 26
no estacionario
1.8.3 Manejo transferencia de calor en el autoclave 28
1.9 INOCUIDAD DEL PRODUCTO 30
1.9.1 Recuento de bacterias mesófilas aeróbias 30
1.9.2 Recuento de coliformes en alimentos 31
1.9.3 Recuento de mohos y levaduras 31
2. MATERIALES Y MÉTODOS 32
2.1 PREEXPERIMENTACIÒN 33
2.1.1 Caracterización de la fruta 33
2.1.2 Control de pardeamiento 34
2.1.3 Productos concentrados 37
2.2 FASE EXPERIMENTAL 41
2.2.1 Bocadillo 41
2.2.2 Mermelada 41
2.2.3 Producto diluido (néctar) 41
2.3 PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE
PRODUCTOS DE FEIJOA
42
2.3.1 Elaboración de productos concentrados 42
2.3.2 Elaboración de productos diluidos 45
2.4 EQUIPOS 46
2.5 VARIABLES DEL PROCESO 49
2.5.1 Proceso de concentración 49
2.5.2 Proceso de pasteurización 50
2.6 INDICADORES 50
2.7 CÁLCULOS INGENIERILES APLICADOS A LOS
PROCESO
51
2.7.1 Productos concentrados 51
2.7.2 Productos diluidos 52
2.8 PRUEBAS MICROBIOLOGICAS 53
2.8.1 Recuento de bacterias mesófilas aerobias 53
2.8.2 Recuento de coliformes en alimentos 54
2.8.3 Recuento de mohos y levaduras 55
3 DISCUSIÓN DE RESULTADOS 56
3.1 PREEXPERIMENTACIÓN 56
3.1.1 Caracterización de la pulpa de feijoa 56
3.1.2 Control del pardeamiento 58
3.1.3 Productos concentrados 64
3.2 RESULTADOS EXPERIMENTALES 66
3.2.1 Bocadillo 67
3.2.2. Mermelada 69
3.2.3 Producto diluído 71
3.3 CALCULOS DE INGENIERIA PRODUCTOS
CONCENTRADOS
71
3.3.1 Balance de materia 71
3.3.2 Balance de energía térmica 73
3.3.3 Transferencia de calor en estado no estable 75
3.3.4 Consumo de agua en el condensador 79
3.4 CALCULOS DE INGENIERIA PRODUCTOS DILUIDOS
3.5 INOCUIDAD DEL PRODUCTO 81
3.5.1 Recuentos de bacterias mesófilas aerobias 81
3.5.2 Recuento de coliformes en alimentos 82
3.5.3 Recuento de mohos y levaduras 83
CONCLUSIONES 84
RECOMENDACIONES 85
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
LISTA DE CUADROS Pág.
Cuadro 1 Variedades de feijoa 3
Cuadro 2 Características y clones evaluados por Cenaf en Colombia 4
Cuadro 3 Producción de feijoa en los primeros cinco años de cultivo 5
Cuadro 4 Características químicas de la feijoa 7
Cuadro 5 Composición química del fruto de feijoa 7
Cuadro 6 Composición morfológica del fruto de feijoa 8
Cuadro 7 Características físicas de la feijoa 9
Cuadro 8 Características y condiciones recomendadas para el
almacenamiento por tiempo largo de feijoa
10
Cuadro 9 Variables diseño experimental 32
Cuadro 10 Adición de antioxidantes 34
Cuadro 11 Evaluación de diferentes concentraciones de dos
antioxidantes
36
Cuadro 12 Variables y condiciones para la obtención de la formulación
de bocadillo
39
Cuadro 13 Variables y condiciones para la obtención de la
formulación de bocadillo
40
Cuadro 14
Cuadro resumen evaporador a vacío 47
Cuadro 15 Cuadro resumen autoclave 49
Cuadro 16 Adición de ácido cítrico y ácido ascórbico a la pulpa para el
control del pardeamiento
62
Cuadro 17 Resultados obtenidos en los ensayos de bocadillo 64
Cuadro 18 Resultados obtenidos en las pruebas de mermelada 66
Cuadro 19 Resultados obtenidos experimentalmente para el balance de
materia
71
Cuadro 20 Resultados obtenidos por balance de etapas 72
Cuadro 21 Datos utilizados para hallar la capacidad calorífica de la
mezcla
74
Cuadro 22 Datos utilizados para hallar la entalpía de la mezcla 74
Cuadro 23 Datos necesarios para realizar el balance de entalpía 75
Cuadro 24 Datos necesarios para hallar el valor de Número de
Reynolds (Re)
76
Cuadro 25 Datos necesarios para hallar el valor de Número de Prandlt
(Pr)
76
Cuadro 26 Datos necesarios para hallar el valor de Número de Nuselt
(Nu)
77
Cuadro 27 Resultados de los cálculos de coeficientes de transmisión de
calor
78
Cuadro 28 Valor del tiempo total de proceso 78
Cuadro 29 Resultados del consumo de agua en el condensador para el
proceso de bocadillo y mermelada
80
Cuadro 30 Datos experimentales del proceso de pasteurización del
néctar obtenidos según programa UPV
80
Cuadro 31 Propiedades termofísicas del néctar a 21ºC, obtenidos según
programa UPV
80
Cuadro 32 Datos hallados teóricamente para determinar la temperatura
en el punto frío
81
Cuadro 33 Recuento de colonias en agar Plate Count 81
Cuadro 34 Recuento de UFC de mesófilos aerobios 82
Cuadro 35 Recuento de colonias en caldo Brilla 82
Cuadro 36 Recuento de hongos y levaduras 83
LISTA DE FIGURAS Pag.
Figura 1 Presentación tablas de pantone 20
Figura 2 Diagrama de flujo del proceso de elaboración de bocadillo y
mermelada
44
Figura 3 Diagrama de flujo del proceso de elaboración de néctar 48
Figura 4 Comportamiento del pH de la pulpa 57
Figura 5 Variación de ºBrix iniciales de la pulpa en las cuatro
repeticiones
58
Figura 6 Pulpa de feijoa inicial a las 9:00 am 58
Figura 7 Pulpa de feijoa a las 9:30 expuesta al ambiente 58
Figura 8 Pulpa de feijoa a las 10:00 expuesta al ambiente 59
Figura 9 Pulpa de feijoa a las 10:30 expuesta al ambiente 59
Figura 10 Pulpa de feijoa a las 11:00 expuesta al ambiente 59
Figura 11 Pulpa de feijoa a las 11:30 expuesta al ambiente 59
Figura 12 Pulpa de feijoa a las 12:00 expuesta al ambiente 59
Figura 13 Pulpa de feijoa a las 12:30 expuesta al ambiente 59
Figura 14 Pulpa de feijoa a las 1:00 expuesta al ambiente 60
Figura 15 Pulpa de feijoa a las 1:30 expuesta al ambiente 60
Figura 16 Pulpa de feijoa a las 2:00 expuesta al ambiente 60
Figura 17 Pulpa de feijoa a las 2:30 expuesta al ambiente 60
Figura 18 Pulpa de feijoa a las 3:00 expuesta al ambiente 60
Figura 19 Pulpa de feijoa a las 3:30 expuesta al ambiente 60
Figura 20 Variaciones de la temperatura durante el tiempo de proceso 68
Figura 21 Comportamiento de los ºBrix a través del tiempo 69
Figura 22 Comportamiento de la temperatura de la mermelada (cuatro
repeticiones)
70
Figura 23 Variación de ºBrix con respecto al tiempo 70
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1 Caracterización de la fruta (feijoa)
Anexo 2 Normativa
Anexo 3 Diagrama evaporador a vacío
Diagrama autoclave
Anexo 4 Planos evaporador JJ industrial
Anexo 5 Densidad de diferentes productos
Anexo 6 Penetrometría del bocadillo
Anexo 7 Viscosidad de la mermelada
Anexo 8 Viscosidad del bocadillo
Anexo 9 Representación gráfica de conducción transitoria
Anexo 10 Resultados del control del pardeamiento enzimático
Anexo 11 Tabla del número más probable (NMP)
Anexo 12 Tabla de referencia de colores (Pantone)
Anexo 13 Proceso de concentración de bocadillo
Anexo 14 Proceso de concentración de mermelada
Anexo 15 Análisis estadístico para el proceso de obtención de bocadillo
Anexo 16 Análisis estadístico para el proceso de obtención de mermelada
NOMENCLATURA
Símbolo Unidades
A m2 Área del intercambiador de calor Cpa kJ/kg Calor específico del agua en el condensador Ev Economía de vapor hc kJ/kg Entalpía del condensado he W/m2 K Coeficiente externo de transmisión de calor hi W/m2 K Coeficiente interno de transmisión de calor hm kJ/kg Entalpía de la mezcla (pulpa más azúcar) líquida diluida hp kJ/kg Entalpía del producto terminado hs kJ/kg Entalpía del vapor a Ts hv kJ/kg Entalpía del vapor saturado kp W/m K Conductividad térmica de la pared mm kg Masa de la mezcla (pulpa más azúcar) líquida diluida mp kg Masa del producto terminado ms kg Masa del vapor encamisado mv kg Masa del agua evaporada mw kg Masa del agua gastada en el condensador Nu Número de Nusselt Pr Número de Prandtl q W Velocidad de calor R kg Producto terminado real Re Número de Reynolds T1 ºC Temperatura de entrada del agua en el condensador Te ºC Temperatura de ebullición mantenida dentro de la cámara del
evaporador T2 ºC Temperatura de salida en el condensador Tf ºC Temperatura de la mezcla diluída Ts ºC Temperatura del vapor Tv ºC Temperatura de evaporación U W/m2 K Coeficiente global de transferencia de calor x m2 Espesor de la pared
INTRODUCCIÓN
La feijoa es una fruta exótica y gracias a ello tiene buena acogida por parte de los
consumidores, ya que posee un sabor agradable y un aroma atractivo.
Por muchos años la planta de feijoa se utilizó como especie ornamental por su follaje y
flores, y posteriormente debido a las condiciones organolépticas del fruto, se dedicó al
consumo como fruta fresca. Debido a su sensibilidad se han buscado nuevas tecnologías en
el campo para su almacenamiento, la refrigeración intenta prolongar el tiempo de
conservación, disminuyendo las características organolépticas propias del fruto comercial.
A partir de estas apreciaciones se ha buscado la aplicación de técnicas apropiadas de
transformación para obtener productos derivados. Estos procesos permiten dar un valor
agregado a la fruta y ampliar la diversidad de formas de consumo en la población.
Las empresas de alimentos han tratado de industrializar productos derivados de esta fruta
pero se han encontrado con el problema de pardeamiento enzimático el cuál afecta
drásticamente el color de los productos finales, impidiendo el cumplimiento de sus
objetivos.
El trabajo de grado inicia con el control del pardeamiento enzimático de la pulpa de feijoa
por medio de la adición de ácido cítrico, ácido ascórbico y mezcla de los mismos además
la aplicación de tratamiento térmico, realizando un seguimiento para determinar la
estabilidad de la pulpa en tres procesos ingenieriles: refrigeración, congelación y
pasteurización.
Posteriormente se utilizará la pulpa tratada para obtener productos derivados donde estará
presente el proceso de concentración a vacío, esto con el fin de estandarizar las variables
mediante la aplicación ingenieril para la posterior industrialización de productos.
Se realizaron cálculos de ingeniería mediante la aplicación de transferencia de calor con el
fin de establecer el tiempo teórico del proceso en condiciones de temperatura no estables y
definir el tiempo estable.
Finalmente se realizaron pruebas microbiológicas para comprobar la inocuidad de los
productos elaborados y verificar el cumplimiento de las normas que los rigen.
Por otra parte, este trabajo de grado hace parte del desarrollo de la investigación
EVALUACIÓN DE IMPACTO ARTESANAL Y AL VACIO SOBRE EL APORTE
NUTRICIONAL DE LA GUAYABA (Tsidium guajava) Y DE LA FEIJOA (Acca
sellowiana Berg) de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad De La Salle,
el cuál está en la Línea de Investigación OPTIMIZACION DE PROCESOS Y CALIDAD
NUTRICIONAL DE LOS ALIMENTOS
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar las formulaciones y las variables de procesos en productos derivados de la
feijoa (Acca sellowiana Berg).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Medir el tiempo durante el cual se lleva a cabo el pardeamiento y determinar las
características de la pulpa de feijoa mediante pH, ºBrix, acidez y densidad.
• Aplicar diferentes métodos naturales como adición de antioxidantes y tratamiento
térmico e identificar el más apropiado para controlar el pardeamiento enzimático.
• Utilizar la pulpa de feijoa con el pardeamiento controlado como materia prima para
la elaboración de productos derivados como bocadillo, mermelada y néctar.
• Definir las variables de pH, cantidad y método de adición de pectina, presión, y
formulación para el manejo, conservación y transformación de la pulpa de feijoa
(Acca sellowiana Berg).
• Comprobar la inocuidad de los productos a partir de las pruebas microbiológicas
estipuladas según la resolución 15789 de 1984 (características de mermeladas y
jaleas de fruta), resolución 7992 de 1991 (elaboración, conservación y
comercialización de pulpas, néctares y otros), resolución 4124 de 1991 (utilización
de antioxidantes) del Ministerio de Salud.
1
1. MARCO TEÓRICO
1.1 GENERALIDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LA FEIJOA
El fruto de la feijoa es una baya de forma variable según el cultivar, pero prevalece la forma
ovoidal. Su piel es rugosa o lisa según la variedad; de color verde vivo brillante o a veces
verde grisáceo aún en estado de madurez fisiológica. Su peso puede oscilar desde 40 hasta
100 gramos y tiene de 3 cm a 8 cm de longitud, con pulpa blanca o amarilla; contiene de
cuatro a 20 semillas negras.
El aroma y el sabor de esta fruta son agradables siendo su sabor agridulce, la pulpa es
blanca. Los frutos de feijoa debido a sus características y sobre todo a su agradable aroma,
han encontrado un favorable consenso en los países en donde se cultiva (Nueva Zelanda,
Israel, Japón, Rusia meridional y zonas cálidas de Francia incluida Korea) y en los
principales países importadores como Alemania, Bélgica y Holanda.1
Nombre científico: Acca sellowiana Berg
Familia: Mirtaceae
Nombres comunes: feijoa, freijoa, guayaba chica, guayaba chilena, guayaba del brasil.
1.1.1 Historia. debe su nombre a don José de Silva Feijo, botánico y director del Museo de
Historia de Madrid en la época colonial, y el epíteto sellowiana proviene de Friedrich
Sellow, botánico alemán que exploró el Brasil entre el siglo XIX.
Es originaria de Sudamérica, debe su nombre a don José de Silva Feijo, botánico y director
del Museo de Historia de Madrid en la época colonial, y el epíteto sellowiana proviene de
Friedrich Sellow, botánico alemán que exploró el Brasil entre el siglo XIX.
1 FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 24.
2
El principal país exportador es Nueva Zelanda. En California se han estado haciendo
ensayos de su cultivo desde comienzos de este siglo, pero se continúa hablando de ella
como una fruta nueva. En realidad, la feijoa estuvo relegada por muchos años y sus árboles
se desarrollaron solamente como ornamentales, especialmente en climas fríos.2
Los cultivos más extensos de esta fruta además de Nueva Zelanda y California, se
encuentran en Florida y desde hace pocos años, también en Israel, España, Italia y el sur de
Francia. Nueva Zelanda exporta su cosecha de marzo a julio; Israel y Francia de octubre a
diciembre.3
Originario del Brasil, este arbusto perenne puede llegar a los 4 m de altura. Sus hojas son
elípticas, de 4 cm a 8 cm de longitud, de color verde brillante por el haz y blanquecino por
el envés, con pecíolo corto. Las flores solitarias o en racimos, tienen corola de cuatro
pétalos, blancos por fuera y violeta o rojo por dentro. Los suelos francoarcillosos o
francoarenosos son los mejores para su cultivo, muy bien drenados, pues no resiste el
encharcamiento y con pH entre 5,0 y 6,0. las temperaturas para el desarrollo de la feijoa
están entre los 11ºC y 22ºC, en altitudes de 1.600 metros sobre el nivel del mar a 3.000
metros sobre el nivel del mar y una precipitación de 600 mm a 1.200 mm bien distribuidos
durante el año, además de una humedad relativa del 70% promedio.
1.1.2 Propagación y prácticas culturales. En Colombia, el Centro Nacional de la feijoa
(Cenaf), introdujo cerca de 1.500 materiales provenientes de diversas regiones del mundo,
con el objetivo de evaluar su comportamiento bajo las condiciones propias de las zonas
productoras del país.4
2 VILLEGAS, Benjamín. Delicias frutas tropicales. Bogotá : Villegas Editores, 1990. p. 26. 3 TEUBNER, Cristian. El gran libro de los frutos exóticos. La Coruña : Ed. Everest, 1990. p. 62. 4 FISCHER, Op cit.,. p. 32.
3
Como resultado de esas evaluaciones, actualmente se cuenta con seis variedades y cuatro
clones sobresalientes los cuales se pueden contemplar en las tablas 1 y 2 respectivamente.
Cuadro 1. Variedades de feijoa.
Cultivar o
variedad
O rigen Requerimiento
de polinizador
Tipo de árbol Tipo de fruto
Triumph* Selección de Nueva Zelanda
Sí, preferiblemente Mammoth
Medianamente erguido
Tamaño grande, forma oblongo alargada, piel ligeramente rugosa
Mammoth* Selección de Nueva Zelanda
Sí, preferiblemente Triumph
Fuerte y erguido Tamaño grande, forma oval, piel ligeramente rugosa
Apollo
Nueva Zelanda 1983
Autofértil, también polinización cruzada
Fuerte y erguido Tamaño grande, forma oval, piel ligeramente rugosa
Gemini Nueva Zelanda 1983
Parcialmente autofértil. Apollo o Triumph
Medio y erguido Tamaño grande, forma oval esférica, piel lisa
Unique Nueva Zelanda Árbol compacto, ramas pendulosas, producción precoz
Tamaño medio, forma oval, piel ligeramente rugosa
Coolidge Nueva Zelanda Autofértil Fuerte y erguido Tamaño medio, forma oblongo alargada, piel moderadamente rugosamente.
* Variedades cultivadas en Colombia.
Fuente: FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 33.
4
Cuadro 2. Características y clones evaluados por Cenaf en Colombia
Clon o cultivar Hojas Comportamiento productivo
Observaciones
Clon 15-1 Grandes, oblongas, alargadas
Polinizador Árbol que no necesita reposo
Clon 9-3 Pequeñas, oblongas Árbol de poco vigor Clon Caldas Colombia
Medianas oblongas
Cultivar 41 (Clon Quimba)
Medianas ovaladas Más comercial, rendidor
Mayores grados Bríx. Pubescencia rojiza y color amarillo en brotes nuevos.
Fuente: FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 34.
La fertilización del suelo debe hacerse teniendo en cuenta que la feijoa es exigente en
nitrógeno, potasio y fósforo.
La feijoa se multiplica por vía sexual y asexual. Las semillas se seleccionan de frutos sanos,
vigorosos, de plantas con buena producción. La siembra se realiza en semilleros hasta que
las plántulas tengan de cinco a seis hojas verdaderas, cuando se trasplantan a bolsas de
polietileno, hasta que alcancen de 20 a 30 cm de altura, aproximadamente un año después;
en este momento son transplantadas.
El método de propagación asexual se realiza mediante acodos aéreos, seleccionando ramas
de un diámetro mínimo de 1 cm, ojalá produciendo, a las que se les quita un anillo de
corteza, que se cubre con materia orgánica, se tapa con plástico y se sellan los extremos.
Luego de que enraíce, se corta la rama y se siembra en bolsas hasta que se desarrollan
nuevas ramas.
5
1.1.3 Manejo de cosecha y postcosecha. Luego de dos a tres años de sembrada y
dependiendo de las condiciones de clima, manejo y sistema de propagación, puede empezar
la producción que a partir de su inicio va aumentando año tras año como se muestra en el
cuadro 3; después de que aparecen los primeros brotes florales, hasta que la flor abre,
transcurren unos 30 a 40 días. La recolección del fruto puede hacerse cinco a seis meses
después; el fruto debe recogerse un poco antes de su completa maduración y de que caiga
del árbol. Después del octavo año se estabiliza la producción y se mantiene por mas de 50
años.
Cuadro 3. Producción de feijoa en los primeros cinco años de cultivo (500 plantas por
hectárea)
Año de plantación Producción por planta (kg) Producción por ha/kg
1
2
3
4
5
6
7
8
-
-
6.5
13.5
18.0
23.0
32.0
36.5
-
-
3200
6750
9000
11500
16000
18250
Fuente: CACIOPPO, Ottavio. La feijoa. Madrid: Ediciones Mundi-prensa, 1988. p. 61.
Después de 1991, cuando se empezaron los registros de producción en Cenaf, se observo
que si el año se divide en tres cuatrimestres (pensando en los 120 a 150 días del ciclo de
floración a fruta), el tercer cuatrimestre presenta más del 60% de la cosecha total en todos
los años; este fenómeno es independiente a la inducción que se hace con las podas, en la
medida que estas se hacen durante todo el año en procura de tener disponible fruta durante
6
los doce meses del año. Estos picos de producción varían según las condiciones climáticas.
Los fenómenos de floración se observan más abundantes en condiciones de alta
precipitación que en condiciones secas y son independientes a la inducción que puede
ejercer la poda.5
En Colombia los departamentos más destacados en el cultivo de la feijoa son Boyacá, con
100 hectáreas cultivadas y con una producción de 1300 toneladas al año, con 200 hectáreas
de cultivo y produce 2900 toneladas año, Cundinamarca 100 hectáreas y 1600 toneladas al
año y Antioquia con 100 hectáreas y 1400 toneladas año.
1.1.4 Composición química. El fruto de la feijoa constituye una fuerte importante de
azúcares, ácidos y vitaminas, especialmente vitamina C. Su exquisito sabor y aroma hacen
que este fruto sea muy apetecido por los consumidores, lo cuál ha favorecido la apertura de
nuevos mercados. El cuadro 5 presenta la composición química del fruta.
Otras características importantes a tener en cuenta en frutos maduros de variedades
cultivadas en Colombia, son el pH que varía entre 2.9 y 3.3; el porcentaje de acidez
expresado como % de ácido cítrico está entre 1.76 y 1.92; los grados ºBrix oscilan entre 9 y
11; la relación de madurez fluctúa entre 3.3 y 3.5 (Galvis, 2001)6 . El Cuadro 4 representa
las características mencionadas anteriormente dependiendo del estado de madurez.
Los principales ácidos presentes en la pulpa del fruto de feijoa son el cítrico (9,84g/100g),
el málico (1,72 g/100 g) y el succínico (0,49 g/100 g). El contenido de ácido ascórbico en el
grado de madurez de consumo es de 28µg /100 g. Los niveles de acidez disminuyen a
medida que la maduración de la feijoa avanza mientras que el pH se incrementa4.
La feijoa posee un elevado valor nutritivo. Compuestos indispensables en la dieta
alimentaria expuestos en el cuadro 5.
5 FISCHER, Op. cti., p. 62. 6 Ibid., p. 112 7 Ibid., p. 118.
7
Cuadro 4. Características químicas de la feijoa (Acca sellowiana Berg) en diferentes
estados de madurez (1 corresponde al estado más verde y el 5 al más maduro)
Grado de
Madurez
ºBrix PH Acidez Titulable
(% ácido cítrico)
1 4,5 3,14 2,23
2 4,5 3,09 2,30
3 13,5 3,29 2,17
4 11,5 3,26 1,70
5 10,0 4,23 0,81
Fuente: CARDONA, Julia Patricia. Estudio de las propiedades físicas y químicas de la feijoa (Acca
sellowiana Berg) en manejo poscosecha. Universidad Nacional de Colombia.
Cuadro 5. Composición química del fruto de feijoa (contenido en 100 g en peso fresco)
Componente Cantidad Agua 85,00 % Proteína 0,82 % Carbohidratos 14,00 % Grasa 0,24 % Fibra 3,55 % Ceniza 0,52 % Acidez total 1,80 % Ácido ascórbico 28,00 µg/100 g Ácido cítrico 9,84 g/100 g Ácido málico 1,72 g/100 g Ácido succínico 0,49 g/100 g Sacarosa 13,10 % Glucosa 4,10 % Fructosa 4,59 % Materia seca 10,00 % Energía 45,00 cal Potasio 5,00 mg/100 g
8
Calcio 6,00 mg/100 g Sodio 4,00 mg/100 g Magnesio 8,00 mg/100 g Fósforo 10,00 mg/100 g Hierro 0,50 mg/100 g Yodo 3,00 mg/100 g
Fuente: FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 113.
1.1.5 Características físicas. El peso, el volumen, el área superficial y la composición
morfológica son características físicas que deben tenerse en cuenta para el
acondicionamiento del producto durante el período de poscosecha, especialmente durante
las operaciones de clasificación, empaque, transporte y almacenamiento del fruto estas
características son expuestas en los cuadros 6 y 7.
El fruto de feijoa presenta un área superficial real entre 58.2 y 84.4 cm2, el volumen real es
de 54.79 cm3 para frutos con peso promedio de 70.65g.
Cuadro 6. Composición morfológica del fruto de feijoa.
Fruto pequeño Fruto mediano Fruto grande Componente
Peso (g) % Peso (g) % Peso (g) %
Pulpa 25.75 61 36.75 56.2 51.84 65.71
Corteza 14.75 35 22.2 33.8 23.34 29.55
Semilla 1.95 5 6.5 10.0 3.71 4.74
Fuente: FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 113.
9
Cuadro 7. .Características físicas de la feijoa (valores promedio)
Característica Valor
Peso (g) 70,65
Volumen real (cm3) 54,79
Dimensiones (cm)
Diámetro longitudinal 6,86
Diámetro ecuatorial menor 4,02
Diámetro ecuatorial mayor 4,04
Área eral (cm2) 81,42
Peso específico eral (g/cm3) 1,29
Fuente: FISCHER, Gerhard. Cutivo, poscosecha y exportación de la feijoa (Acca sellowiana Berg).Bogotá : Produmedios, 2003. p. 114.
Otros aspectos fisiológicos presentes en la fruta durante el proceso de maduración son:
• Maduración del fruto. La maduración es la fase final del crecimiento y desarrollo del
fruto, en el cual se producen una serie de cambios, generalmente coordinados, que
conducen a la senescencia. Este proceso es controlado genéticamente, y en el se
producen cambios tanto de síntesis como de degradación.
• Cambios fisiológicos. En muchos frutos, el inicio de la maduración está acompañado
por un aumento en la intensidad respiratoria y en la producción de etileno, alcanzando
su máximo valor cuando el fruto está completamente maduro, y disminuyendo durante
la senescencia. Los frutos que presentan este comportamiento se les denomina
climatéricos. La feijoa pertenece a este grupo. Los frutos no climatéricos no presentan
aumento de la respiración.
En la feijoa, la producción de etileno es baja durante el período preclimatérico (40 – 50
µl/kg-h a 20ºC). La susceptibilidad de la feijoa al etileno es baja, y el efecto de este, es
el de adelantar la maduración del fruto, produciendo disminución en la intensidad del
10
color verde y ablandamiento de la pulpa, sin afectar el sabor.
La maduración de algunas frutas se caracteriza por el ablandamiento de la pulpa. Este
ablandamiento se debe a diferentes factores entre ellos, la acción de las enzimas
hidrolasas de la pared de la célula, las cuales actúan sobre la pectina. La enzima
responsable de la solubilización de la pectina es la poligalacturonasa (PG), la cual
presenta un aumento en su actividad a mediada que avanza la maduración. La actividad
de la poligalacturonasa (PG) es mayor en el interior del mesocarpio, lo cual sugiere que
el ablandamiento se inicia desde el interior hacia el exterior del mismo.
La feijoa es un fruto bastante delicado en el proceso de almacenamiento por eso es
importante manejar condiciones especificas durante el almacenamiento como se
observa en el cuadro 8.
Cuadro 8. Características y condiciones recomendadas para el almacenamiento por tiempo
largo de feijoa
Temperatura almacenamiento 5 – 10ºC
Humedad relativa 90
Producción de etileno Muy baja (<0.1 µL/kg-h a 20°C)
Susceptibilidad al etileno Moderadamente susceptible
Vida de almacenamiento aproximada 2 a 3 semanas
Fuente: CANTWELL, Marita. Características y condiciones recomendadas para el
almacenamiento por tiempo largo de frutas y hortalizas frescas.
• Índices de madurez. La identificación del grado de madurez apropiado para realizar la
cosecha de la fruta es importante, puesto que repercute en la vida poscosecha de la
misma, así como en su comercialización. La madurez fisiológica se refiere a la etapa de
desarrollo del fruto, en la que se ha producido su máximo crecimiento. La madurez
comercial se refiere a las exigencias de calidad de un mercado en particular, las cuales
dependen del uso que se le vaya a dar y el tiempo que dure su comercialización.
11
Los índices de madurez más utilizados que se manejan para la feijoa son la consistencia
y la facilidad de abscisión. En la prueba de consistencia, se toma la fruta por su zona
ecuatorial y si está suave, se considera apta para cosechar. Con la prueba de abscisión
(resistencia del pedúnculo) se sabe si los frutos están maduros por el hecho de que
apenas son tocados, y con un mínimo esfuerzo, estos desprenden de la rama.
Otros criterios de determinación del momento oportuno de cosecha son:
Días desde la floración hasta la madurez fisiológica (de 120 a 150 días)
Cambios en intensidad de color de la pulpa
Forma (según variedad)
Tamaño (según variedad)8.
1.2 TRATAMIENTOS DE LA FRUTA
La fruta es sometida desde el momento en que llega a la empresa a una serie de operaciones
que van contribuyendo a su transformación y al aumento del valor agregado hasta la
obtención de un producto listo para el consumo o para la comercialización.
La adecuación de la materia prima dentro del proceso consiste en obtener frutas limpias,
sanas, de un grado de madurez uniforme y para obtener un producto de calidad según las
condiciones del lote de fruta del cual se parte.
Las operaciones llevadas a cabo en este proceso comprende : recepción, pesado, lavado,
selección, clasificación, desinfección, enjuague y nuevamente pesado.
8 FISCHER, Op cit., p.117.
12
El procesamiento de una fruta desarrollado en una planta o fábrica ubicada en Colombia
deberá atender las condiciones mínimas establecidas por el decreto No. 3075 de 1997 del
Ministerio de Salud de Colombia.
Las operaciones previas a la transformación de la fruta se inician con la recepción de la
fruta donde se aplica un primer control de calidad mediante un muestreo adecuado que de
cierto grado de seguridad sobre la calidad del lote que se recibe siguiendo los criterios para
selección que son su sanidad, apariencia y en algunos casos grado de madurez.
Según el grado de limpieza se someterá a uno o más tipos de lavado. Se procederá a un
lavado inicial por inmersión en un lavador con agua potable y desinfectante. Esta inmersión
afloja la suciedad. Luego se pude someter a un lavado por aspersión de agua a través de
duchas en donde las frutas están inmóviles o se mueven como en un lavador rotatorio.
Una vez obtenida la fruta de calidad adecuada, destinada al proceso de transformación, se
procede a la obtención de la pulpa por medio de una despulpadora sin quitarle la cáscara a
la fruta ya que esta adiciona características importantes a la pulpa.
1.3 PARDEAMIENTO Y CONTROL DEL PARDEAMIENTO
El pardeamiento enzimático está presente en los tejidos vegetales manifestándose por un
color parduzco que aparece al entrar en contacto con el aire. El tejido produce esta
coloración como defensa contra el crecimiento de mohos, que no va a afectar al sabor ni al
valor nutritivo, pero sin embargo afectará al aspecto visual del alimento.
13
1.3.1 Pardeamiento enzimático. Se denomina "pardeamiento enzimático" la
transformación, enzimática en sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros
coloreados, frecuentemente pardos o negros. Las-fases de su transformación son las
siguientes:
El pardeamiento enzimático se observa en los vegetales ricos en compuestos fenólicos y
también durante la formación de melaninas en los insectos (oscurecimiento de la cutícula)
así como en los mamíferos (melanomas responsables de la pigmentación en la piel).
Resulta muy eficaz la inactivación de enzimas por el calor (precalentado, pasteurizado,
esterilización), pero modifican las características organolépticas del producto y por lo tanto
no siempre se pueden utilizar. Esto ocurre, especialmente, en las frutas y legumbres que se
almacenan o mantienen en estado crudo y más concretamente por refrigeración,
congelación o deshidratación9.
La adición de compuestos reductores, que transforman las quinonas en fenoles, permite
retardar o impedir el pardeamiento enzimático. El compuesto más frecuente es el ácido
ascórbico; se utiliza sobre todo para los jugos de frutas y para las frutas cortadas en trozos,
segmentos o pedazos, ya que en las frutas enteras, aunque estén peladas, sólo penetra
lentamente.
9 CHEFTEL, Jean Claude. Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos. 2ª edición. Zaragoza: Acribia, 1992. p. 316.
14
1.3.2 Polifenoloxidasa. La polifenoloxidasa (1,2- bencenodiol; óxido-reductasa)se
denomina frecuentemente tirosinasa, polifenolasa, fenolasa, catecol oxidas, cresolasa o
catecolasa, dependiendo del sustrato que se use en el ensayo o que se encuentre en la mayor
concentración en la planta que sirva de fuente de la enzima. La polifenoloxidas se
encuentra en las plantas, en los animales y en algunos microorganismos, especialmente en
los hongos. Cataliza dos reacciones, bastante diferentes de multitud de fenoles.
La o-benzoquinona es inestable y sufre una oxidación por O2 no cataliza enzimaticamente,
y una polimerización para dar melaninas. Estas son responsables de la coloración marrón
no deseable en los plátanos, manzanas, melocotones, las patatas, los hongos, la feijoa entre
otras. La o-benzoquinona reacciona con el grupo α amino de los restos de lisina de las
proteínas, lo que lleva a una insolubilización de estas y una pérdida de valor nutritivo. Las
reacciones de pardeamiento también provocan cambios de la textura y el sabor.
Se ha estimado que se pierde hasta un 50% de las frutas tropicales por pardeamiento
enzimático. Esta reacción también es responsable del deterioro de color, del sabor y de la
calidad nutricional en zumos y en vegetales frescos como la lechuga. Por esto se han hecho
muchos esfuerzos para desarrollar métodos para el control de la actividad de la
polifenoloxidasa como es la eliminación del O2 y de los fenoles evita el pardeamiento. El
ácido ascórbico, el bisulfito sódico y los compuestos tiólicos impiden el pardeamiento
porque reducen el producto inicial, o-benzoquinona, para dar de nuevo el sustrato,
impidiendo de esta manera la formación de melanina. Cuando se ha consumido todo el
compuesto reductor, el pardeamiento se sigue produciendo ya que la enzima puede estar
todavía activo. El ácido ascórbico, el bisulfito sódico y de los compuestos tiólicos tiene
también un efecto directo inactivando la polifenoloxidasa mediante la destrucción de
histidinas del centro activo (ácido ascórbico) o eliminando Cu2+ esencial del centro activo.
1.3.3 Antioxidantes. Compuestos que interrumpen la reacción en cadena de los radicales
libres formados en la oxidación de los lípidos y a los que eliminan el oxigeno. A menudo
15
los antioxidantes muestran diferentes grados de eficacia en la protección de un alimento,
siendo las combinaciones entre ellos las que suelen proporcionar una protección más
completa que la que se puede alcanzar por los efectos aditivos de cada uno de ellos por
separado10.
El ácido cítrico es un agente quelante y utilizado sinérgicamente con los ácidos ascórbico o
eritórbico y sus sales neutras para quelar los prooxidantes, que pueden provocar rancidez, e
inactivar las enzimas tales como la PFO, que ocasionan reacciones de pardeamiento. Las
concentraciones que se han sugerido para el ácido cítrico son normalmente de 0.1 – 0.3%
junto con el antioxidante apropiado a dosis de 100-200ppm (Dziezak, 1986)11
.Otra importante función del ácido cítrico es la de secuestrar iones metálicos que pueden
acelerar procesos tales como el enranciamiento oxidativo de grasas, aceites y el
pardeamiento en las frutas y hortalizas.
Las trazas de metales que se encuentran en las frutas y hortalizas suelen provocar
decoloraciones durante el procesamiento; como ejemplos se puede citar el pardeamiento
superficial de la coliflor, y los champiñones y el color rosa en las peras enlatadas. El ácido
cítrico permite controlar esas decoloraciones por secuestrar las trazas metálicas12.
Por otra parte el ácido L-ascórbico (vitamina C) también es un antioxidante utilizado
comúnmente en la industria con el fin de evitar el pardeamiento y otras reacciones
oxidativas. Se utilizan diferentes derivados del ácido ascórbico, inhibidores de la
Polifenoloxidasa y agentes secuestrantes como compuestos para el control del
pardeamiento enzimático.
El ácido ascórbico al eliminar el oxígeno del alimento se oxida a la forma de ácido
deshidroascórbico. El ácido ascórbico normalmente se añade junto con el ácido cítrico que
10 FENNEMA, Owen. Química de los Alimentos. Zaragoza: Editorial Acribia. 2000. p. 587. 11 WILEY, Robert. Frutas y hortalizas mínimamente procesadas y refrigeradas. Zaragoza: Editorial Acribia. 1997. p. 56. 12 WONG, Dominic. Química de los alimentos: mecanismos y teoría. Zaragoza: Editorial Acribia. 1995. p. 120.
16
tienen a mantener un pH más ácido y también actúa como quelante de enzimas como la
PFO que contiene cobre.
El ácido ascórbico contribuye a evitar el oscurecimiento de la fruta cortada en trozos y a
evitar la corrosión de los envases metálicos.
Uno de los usos de la vitamina C o ácido Ascórbico es evitar el pardeamiento de frutas y
hortalizas. En presencia de ácido ascórbico, los compuestos tipo o-quinona son reducidos a
las formas o-fenólicas. Cuando se agota el ácido ascórbico del sistema, se acumulan los
compuestos o-quinona y se polimerizan dando productos pardos13.
1.4 MÉTODOS DE CONSERVACIÓN PARA LA PULPA
Las tecnologías de conservación tienen como objetivo, prolongar las características
sensoriales y nutricionales de los alimentos el mayor tiempo posible, para que los
consumidores puedan ingerirlos en cualquier sitio, en cualquier cantidad y en cualquier
momento.14
• Congelación. Consiste en disminuir la temperatura, en este caso, hasta alcanzar su
estado sólido y mantener una temperatura interna del producto a –18ºC. La congelación
disminuye la velocidad de las reacciones de deterioro. Lo anterior sucede porque la
temperatura está relacionada directamente con la cantidad de energía que tienen los
compuestos de la pulpa, es decir que a menor temperatura menor energía para permitir
que ocurran reacciones bioquímicas de origen microbiológico o enzimático.
• Concentración. Un solvente volátil (normalmente agua) es eliminado por ebullición de
un alimentos líquido, hasta que su contenido en sólidos alcance la concentración
deseada. Entonces se suministra un flujo de calor (generalmente por medio de vapor de
agua) para vaporizar parcialmente el disolvente. El principio de conservación está dado 13 Ibid., p 24. 14 GUZMAN, Rosa. Tecnología de frutas y hortalizas. Volumen I.. Bogotá: Ediciones Antropos, 2001. p.125.
17
por la concentración de sólidos y por consiguiente disminuir la cantidad de agua
disponible para la actividad microbiana.
Los requisitos para conseguir una evaporación óptima incluyen:
La transferencia de calor adecuada y la velocidad de la misma determina el tiempo
requerido para conseguir una buena evaporación. La transmisión de calor en la
evaporación depende de factores tales como el tipo de alimentos a concentrar, el tipo de
evaporador utilizado y el tamaño de la superficie de transmisión de calor.
Eficiencia de la separación vapor-líquido. La separación del vapor en ebullición, del
líquido es crucial para la eficiencia del diseño del evaporador.
El evaporador debe hacer un perfecto uso del calor disponible y de las fuentes de
energía. Esto se consigue usualmente por medios tales como la recuperación del calor
residual para calentar el producto.
Los alimentos plantean a los evaporadores ciertos problemas específicos, que deben
resolverse para asegurar una concentración óptima. Por ejemplo, la necesidad de una
operación higiénica exige un diseño adecuado y ciertos requisitos en los materiales de
construcción.
• Pasteurización consiste en la aplicación de diferentes temperaturas y tiempos para la
destrucción de microorganismos patógenos, y la mayoría de los saprófitos presentes en
el producto, y a partir de ese proceso, garantizar la calidad microbiológica y evitar su
degradación. La pasteurización a baja temperatura y tiempo prolongado maneja
temperaturas de 65°C como mínima.
18
1.5 OBTENCIÓN DE PRODUCTOS
La pulpa de fruta es un producto intermedio, elaborado a partir de frutas frescas, no
pensado para su consumo como tal, y que consta de una parte mayoritaria formada por un
puré de fruta, en la cual se incluyen también frutas enteras y porciones grandes de las
mismas. El contenido mínimo en materia seca soluble de las diferentes pulpas es del 7-
11%. Para la elaboración de las pulpas, las frutas, previamente limpiadas en máquinas
lavadoras especiales, son ablandadas por tratamiento con vapor de agua en máquinas
diseñadas para ello.
Un tipo especial de pulpa de frutas es aquel cuya consistencia es homogénea de puré, es
decir, que no contiene proporciones de fruta sin prensar. Es igualmente un producto
semielaborado. Ambos tipos de pulpas pueden mantenerse en congelación hasta su uso
posterior.
1.5.1 Mermelada y bocadillo. La mermelada y el bocadillo de feijoa son productos
gelificados sólidos, obtenidos de la cocción y concentración controlada de una mezcla de
pulpa de fruta, compuestos principalmente por gelificantes, azúcar y ácido. El bocadillo,
tienen consistencia rígida al punto que se puede cortar. La mermelada también de
apariencia sólida de gel, característica de esta, la cual se puede esparcir sobre una
superficie.
El contenido de pulpa en ambos productos puede acercarse al 50% y es preferible disponer
de pulpa obtenida por molido y pasado por un tamiz de poro grueso, esto con el fin de
conservar la pectina presente en la fruta.
La conservación se logra principalmente por los efectos térmicos durante la concentración
de sólidos los microorganismos y las enzimas son inactivados por el calor y los primeros no
pueden desarrollarse ni aun después de preparados y dejados destapados al ambiente debido
19
a la elevada concentración en sólidos (mermelada 68% y bocadillo 75%) que alcanza. En
el caso de estos derivados de la feijoa es difícil prevenir el cambio de color verde al verde
pardo amarillento. Parte de la prevención está en lograr una rápida concentración de la
masa.
El estado gelificado característico de la mermelada se logra por el delicado equilibrio
alcanzado entre los sólidos solubles, la presencia de pectina y el ajuste apropiado del pH
aportado por los ácidos.
Los defectos que se pueden observar en la elaboración de productos gelificados son:
• Desarrollo de hongos y levaduras en la superficie. Es causado por envases no
herméticos o contaminados; solidificación incompleta, dando por resultado una
estructura débil.
• Cristalización de azúcares. Una baja inversión de la sacarosa por una acidez
demasiado baja provoca la cristalización. Una inversión elevada por una excesiva
acidez o una cocción prolongada, provoca la cristalización de glucosa.
• Caramelización de los azúcares. Se manifiesta por una cocción prolongada y por un
enfriamiento lento en la misma paila de cocción.
• Sangrado o sinéresis. Se presenta cuando la masa solidificada suelta líquido.
Generalmente es causado por acidez excesiva, concentración deficiente, pectina en
baja cantidad o por una inversión excesiva.
• Estructura débil. Es causada por un desequilibrio en la composición de la mezcla,
por la degradación de la pectina debido a una cocción prolongada y por la ruptura
de la estructura en formación o por envasado a una temperatura demasiado baja.15
Algunos de los puntos críticos en su elaboración son lograr la disolución completa de la
pectina mediante la adición en solución después de adicionar la segunda tercera parte
15 GUZMAN, Op. Cit., p. 131.
20
del azúcar. El control de calidad de estos productos incluye, como en anteriores
derivados, evaluar sus características sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas16
Un indicador importante para la estandarización del proceso de bocadillo más aún en frutas
termosencibles, o que presentan pardeamiento enzimático es el color el cuál se mide por
medio de las tablas de Pantone, como se indica en la figura 1.
Figura 1. Presentación de las tablas de Pantone.
Pantone es una empresa fundada en 1962, creadora de un sistema de control de color para
las artes gráficas. Su sistema es el más reconocido y utilizado por lo que normalmente se
llama Pantone al sistema de control de colores.
El sistema se basa en una paleta o gama de los mismos de manera que siempre es posible
obtener otros por mezclas de tintas predeterminadas que proporciona el fabricante. Por
ejemplo, es un sistema muy empleado en la producción de pinturas de color por mezcla de
tintes.
Para poder conseguir el resultado que se espera se debe tener unas muestras de colores
sobre diferentes tipos de papel a modo de comprobación.
Lo bueno de este sistema es que cada una de las muestras está numerada y una vez
seleccionada es posible recrear el color de manera exacta. Para hacernos una idea, es algo
parecido a las cartas de colores que miramos cuando vamos a seleccionar un color para
pintar nuestra casa
16 FISCHER, Op cit., p.117.
21
1.5.2 Néctares. La preparación de néctares se logra por la mezcla en proporción
aproximada 1:4 de los ingredientes pulpa: jarabe. Este jarabe está compuesto básicamente
por azúcar y agua en proporción 1 a 7.
El principio que permite la estabilidad de los néctares durante varias semanas es un
adecuado tratamiento térmico a nivel de la pasterización. Esta operación produce un
cambio del color verde típico de la feijoa a un ligero verde amarillento debido al contacto
con el calor. Con un tratamiento rápido y por adición de ácido ascórbico en la mezcla, este
efecto sobre el color se pude contrarrestar de forma parcial.
Los edulcorantes o sustancias que mantiene el sabor dulce pueden ser diversos. El más
empleado en nuestro medio es la sacarosa o azúcar extraía de la caña de azúcar.
Las siguientes son las operaciones básicas para la preparación de néctares:
- Preparación de materias primas e identificación de las características particulares:
sensoriales y fisicoquímicas.
- Definición de la formulación que tendrá el néctar.
- Cálculo, pesado de las cantidades y mezcla de manera adecuada de los ingredientes.
- Aplicación de la pasteurización antes o después del empacado en los recipientes a
temperaturas menores de 100ºC.
- Evaluación de la calidad sensorial, fisicoquímica y microbiológica del néctar
obtenido.
La legislación por la cuál se reglamenta parcialmente lo relacionado con la elaboración,
conservación y comercialización de jugos, néctares, refrescos de frutas, es la resolución
7992 de 1991 Ministerio de Salud.
22
1.6. EVAPORACIÓN
La evaporación es una operación básica que se utiliza para eliminar agua de alimentos
líquidos diluidos, para obtener productos concentrados. La eliminación de agua proporciona
estabilidad microbiológica y permite reducir costos de almacenamiento y transporte17.
El proceso de evaporación se realiza en una marmita con camisa, donde se controla la
presión y la temperatura de procesamiento. El vapor circula dentro de la camisa y la mezcla
se concentra a vacío. El vapor procedente de la ebullición del líquido se condensa y se
desprecia.
La presión de vacío permite mantener el líquido a baja temperatura, siendo útil para el
tratamiento de materiales sensibles al calor18.
La alimentación del líquido es bombeada dentro de la cámara de calentamiento, donde se
calienta indirectamente con vapor. El vapor se introduce dentro del cambiador de calor
donde se condensa para ceder su calor de vaporización a la alimentación, saliendo del
sistema en forma de condensado.
La temperatura de evaporación (Te) se controla mediante el vacío creado dentro de la
cámara de calentamiento. Los vapores que se desprenden del producto se recogen en un
condensador y se transportan a un sistema de vacío, generalmente una bomba de vacío.
La alimentación se calienta hasta alcanzar la concentración deseada, bombeándose
posteriormente fuera del sistema de evaporación.
Las variables de evaporación se obtienen mediante la realización de balances de materia y
energía19.
17 SINGH, P. Introducción a la ingeniería de los alimentos. Zaragoza: . Ed. Acribia. 1998. p. 357. 18 MCCABE, W. Operaciones básicas de ingeniería química. Ed. Reverté. Barcelona, España. 1981. p. 479. 19 SINGH, Op cit., p. 367.
23
1.6.1 Factores del proceso. Es necesario considerar las propiedades físicas y químicas de
la mezcla que se está concentrando, de tal forma que se tienen en cuenta propiedades como:
• Solubilidad. A mediada que se calienta la solución y aumenta la concentración del
soluto, puede excederse el límite de solubilidad del material que pueda obtenerse por
evaporación de la solución.
• Sensibilidad térmica de los materiales. Los producto a ser concentrados pueden ser
sensibles a la temperatura y degradarse con el incremento de esta, afectando las
características organolépticas del producto.
• Formación de espumas. La formación de espumas debe ser controlada durante el
proceso, ya que estas pueden ser arrastradas por el vapor que sale del producto
evaporado y puede haber pérdidas del material.
• Presión y temperatura. Cuanto más elevada sea la presión de operación del
evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además, la temperatura de
ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración del material
disuelto por la acción de la evaporación.20
1.7 EVAPORADOR A VACIO
El evaporador a vacío consta esencialmente por tres partes que son el intercambiador de
calor, el condensador y la bomba de vacío básicas y fundamentales en el proceso de
evaporación.
• Intercambiador de calor. Este elemento posee como medio calefactor el vapor de
agua saturada, con el fin de suministrar calor sensible y calor latente; la transmisión de
calor se verifica a través de una pared que separa el producto y el vapor, el diseño del
20 GEANKOPLIS, C. Procesos de transporte y operaciones unitarias. México. Ed. Continental. 1995. p.406.
24
intercambiador determina las características básicas del equipo. Debe ser fabricado de
un material con alto coeficiente de calor y poca resistencia. La superficie debe ser lisa
para evitar pérdidas de energía. La superficie debe lisa para evitar la formación de
película de agua condensada; el material más empleado es el acero inoxidable que
cumple con los requisitos anteriores.
• Condensador. El vapor desprendido del líquido debe eliminarse por medio de un
sistema de condensación; esos se dividen en dos clases condensadores de superficie y
condensadores de chorro, los de superficie se utilizan cuando el vapor de agua no puede
mezclarse con el agua de refrigeración; los más utilizados son los de tubo y los de
tanque, estas unidades requieren de un sistema de refrigeración y aumentan el costo y el
volumen de operación. Los de chorro, en estos el vapor se mezcla directamente con el
agua de refrigeración, el condensado mezclado con el agua se elimina por medio de
bombas o se controla el vacío formado con un dispositivo de control barométrico.
El consumo de agua se estima por medio del balance de calor en el condensador
barómetrico.
)()0(
12
2
TTCpTCpHs
mm
v
w
−−−
=
donde mw es la masa de agua gastada en el condensador (kg), mv es la masa de agua
evaporada (kg), Hs es la entalpía del vapor a Ts, Cp es el calor específico del agua en el
condensador, T2 es la temperatura del agua de salida en el condensador y T1 es la
temperatura de entrada del agua en el condensador.
• Bomba de vacío. Es el sistema más empleado para producir la evaporación a
temperatura baja, es necesario evitar el paso del vapor para no causar daños en su
mecanismo para lo cual el condensador tiene un separador de arrastre para retener las
gotas de líquido que puedan acompañar al vapor. Las trompas de agua podrían utilizarse
25
para producir vacío, con el inconveniente de necesitar un volumen grande de agua que
se calienta por la acción del vapor por esta razón se utilizan los eyectores de chorro de
vapor de diseño similar a las trompas con la diferencia de que el vapor que entra a
presión es el que produce la succión. 21
1.8 TRANSFERENCIA DE CALOR
Es el intercambio de energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes
partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante
convección, radiación o conducción. La conducción es la transferencia de calor a través de
un objeto sólido, mientras que la convección transfiere calor por el intercambio de
moléculas frías y calientes y la radiación es la transferencia de calor por radiación
electromagnética.
1.8.1 Mecanismos de transmisión de calor
Hay tres formas en las que el calor puede pasar de la fuente al recibidor: Conducción,
convección y radiación.
• Conducción. Consiste en la transmisión de calor entre dos cuerpos en contacto o entre
dos partes de un mismo cuerpo a distinta temperatura. El mecanismo de transmisión que
se desarrolla en los sólidos, sin desplazamiento apreciable de sus partículas o el que
tiene lugar perpendicularmente a un flujo laminar de fluido con trayectorias paralelas de
sus elementos22 La conducción se considera como la transferencia de energía de las
partículas más energéticas a las menos energéticas de una sustancia debido a las
interacciones de las mismas.
• Convección. El modo de transferencia de calor por convección se compone de dos
mecanismos. Además de la transferencia de energía debido al movimiento molecular
21 GUZMÁN, Op cit., p. 276. 22 COSTA, N. Ingeniería Química. España: Ed. Alambra, 1986. p. 3.
26
aleatorio, la energía también se transfiere mediante el movimiento global, o
macroscópico del fluido. El movimiento del fluido se asocia con el hecho de que, en
cualquier instante grandes números de moléculas se mueven de forma colectiva o como
agregados. Tal movimiento, en presencia de un gradiente de temperatura, contribuye a
la transferencia de calor. Como las moléculas en el agregado mantienen su movimiento
aleatorio, la transferencia total de calor se debe entonces a una superposición de
transporte de energía por el movimiento aleatorio de las moléculas y por el movimiento
global del fluido23
• Radiación. La radiación involucra la transferencia de energía radiante desde una fuente
a un recibidor. Cuando la radiación se emite desde una fuente a un recibidor, parte de la
energía se absorbe por el recibidor y parte es reflejada por él.
1.8.2 Manejo transferencia de calor en evaporador a vacío en estado no estacionario.
El estado no estacionario es aquel donde el flujo de calor, la temperatura o ambos varía con
el tiempo en un punto fijo. Los proceso de transferencia de calor por lotes son procesos
típicos de estado inestable en los que ocurren cambios discontinuos de calor con cantidades
específicas de material.
La transmisión de calor en tanques agitados con camisa externa define la convección
forzada por medio de la siguiente relación:
)(**** es TTAUTAUq −=∆=
donde q es la velocidad de transmisión de calor (W), U coeficiente global de transferencia
de calor (W/m2.K), A el área del intercambiador de calor (m2) y ∆T es la diferencia de
temperatura del vapor Ts (ºC) y Te es la temperatura de ebullición mantenida dentro del
evaporador (ºC)24.
23 INCROPERA, F. Fundamentos de transferencia de calor. México: Ed. Pentice Hall, 1999. p. 5. 24 VALIENTE, Antonio. Problemas de balance de material y energía en la industria alimentaria. México: Ed. Limusa. 1999. p. 146.
27
La transferencia de calor en el intercambiador inicia con la determinación del coeficiente
global de transferencia de calor25.
heKpx
hiU111
++=
El coeficiente global de transmisión de calor U está influenciado por la geometría y por los
parámetros del proceso. Donde hi es el coeficiente interno de transmisión de calor del
alimento a concentrar (W/m2 K), x espesor de pared (m), he el coeficiente externo de
transmisión de calor del vapor encamisado (W/m2.K), kp Conductividad térmica de la pared
(W/m.K).
El coeficiente de transmisión de calor se expresa en forma adimensional por el número de
Nusselt (Nu). Del conocimiento de Nu, se puede encontrar el coeficiente de transferencia
de calor de la mezcla (convección forzada) hi y entonces se calcula el flujo de calor local a
partir de la siguiente ecuación:
kDthi
Nu*
=
donde Dt, es el diámetro del tanque (m), y k es el conductividad térmica del acero (W/mºC)
hi es el coeficiente interno de transmisión de calor26.
El número de Nusselt (Nu) se encuentra en función de otros números adimensionales.
( ) ( ) 3/1Pr*Re baNu =
donde Re, es el número de Reynolds, Pr número de Prandtl, µ viscosidad absoluta de la
mezcla, µw viscosidad de la mezcla a la temperatura de la pared, y las correlaciones
existentes para un agitador de paletas sin deflectores, son las constantes a, b, m cuyo valor
depende del tipo de agitador:
25 SINGH, Op. cit., p. 370. 26 SINGH, Ibid., p. 372
28
Agitador de paletas sin deflectores según Carrasco y Cruz27.
a = 1.0 b = ½ m = 0.18
Otra variable necesaria para realizar el cálculo del coeficiente global de transmisión de
calor (U), es el coeficiente externo de transmisión de calor (he) (convección natural), de
acuerdo con las propiedades termofísicas del vapor y se halla a partir de la siguiente
ecuación: 4/132
)(****
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−=
TsTvDtkwhg
Chew
fgw
µρ
donde C es el coeficiente de la geometría esférica, ρw es la densidad del vapor a Tv (kg/m2),
g aceleración de la gravedad (m/s2), hfg es el calor latente de vaporización a Tv (kJ/kg), k,
conductividad térmica del vapor28.
En procesos de calentamiento discontinuo de fluidos en tanques agitados se utiliza la
siguiente ecuación, de donde se despeja θ, que es el tiempo teórico del proceso:
θ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
pCpmAU
TeTvTfTv
**
ln
Donde Tv es la temperatura constante del fluido calefactor (ºC), Tf es la temperatura inicial
de la mezcla diluida (ºC), Te es la temperatura de ebullición dentro de la cámara de
evaporación(ºC), U es el coeficiente interno de transmisión de calor (W/m2 ºC), A es el
área, m es la masa del producto y Cpp capacidad calorífica del producto, θ es el tiempo
teórico en estado no estable.
1.8.3 Manejo transferencia de calor en el Autoclave. Considerando el centro como el
punto de interés, el flujo de calor desde el fluido hacia este punto encontrará dos
resistencias en serie: resistencia al flujo de calor por convección en la capa de fluido que
27 CARRASCO, M. y CRUZ, L. Tesis Determinación de variables para la obtención de bocadillo de guayaba (Psidium guajava) por medio de evaporación al vacío. Bogotá: 2004. p.51. 28 KERN, D. Proceso de transferencia de calor. México: Mc Graw Hill. 2001. p. 815.
29
rodea el sólido en sus inmediaciones y resistencia al flujo de calor por conducción en el
interior del sólido. El número Biot, (Bi) se define como la relación entre la resistencia
interna, en el producto y la externa en el fluido29.
Bi =Resistencia interna/Resistencia externa a la transmisión de calor
khD
Bi =
donde, h es el coeficiente de conductividad del vapor, D el radio del envase, y k la
conductividad térmica.
Para números de Biot mayores de 40 la resistencia superficial a la transmisión de calor es
despreciable, de tal forma que el valor de h es considerablemente mayor que el de k. El
anexo 7 se utiliza para situaciones donde el número de Biot es mayor que 40, lo cual
significa que la resistencia exterior a la transmisión de calor es despreciable. y nada más
Para determinado elemento de volumen, el número de Fourier (Fo) es una medida del flujo
del calor por conducción por unidad de flujo de calor almacenado, así un valor alto del
número de Fourier significa alta penetración del calor en el sólido en un intervalo de tiempo
dado30.
2CpDk
Foρ
θ=
donde, k es la conductividad térmica del néctar, ρ es la densidad del néctar, Cp es el calor
específico del néctar, θ es el tiempo de calentamiento en segundos y D es el diámetro del
envase.
29 SINGH, Op. cit., p. 208 30 SINGH, Op. cit., p. 214
30
La relación entre temperaturas para un cilindro finito es, (demostración hecha por Myers,
1971) 31
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
−∞−∞
=TiTTT
T
Está representada en escala logarítmica frente al número de Fourier, representado en
abcisas en escala lineal. Donde T es la variable temperatura a tiempo t, Ti es la temperatura
inicial del producto embotellado y T∞ es la temperatura del medio exterior al sólido.
1.9 INOCUIDAD DEL PRODUCTO
Garantizar la calidad e inocuidad del producto es uno de los factores más importantes en la
industria de alimentos desde el momento de la elaboración con las Buenas Practicas de
Manufactura hasta el proceso de almacenamiento y consumo a través de las pruebas
microbiológicas que a continuación se mencionan
1.9.1 Recuento de bacterias mesófilas aerobias. Las bacterias mesófilas aerobias se
definen como un grupo heterogéneo de bacterias capaces de crecer entre 15 y 45 oC, con un
rango óptimo de 35 oC, en la industria de alimentos es considerado como el grupo indicador
mas grande que existe. En productos terminados es utilizado como indicador de vida útil.
Para este recuento se utilizan medios de cultivo que no tengan inhibidores para permitir el
crecimiento de los microorganismos. En este caso se utilizó el medio plate count que cuenta
con una composición (g/litro) Peptona de caseína 5.0; extracto de levadura 2.5; D(+)
glucosa 1.0; Agar-agar 14.0. Este recuento no se hace en productos enlatados ni productos
fermentados ya que por la naturaleza de estos alimentos, el recuento no sería representativo.
Un recuento alto en alimentos estables indica materias primas contaminadas o tratamientos
no satisfactorios, en productos perecederos pueden indicar condiciones inadecuadas de
tiempo/temperatura durante su almacenamiento. 31 SINGH, Op. cit., p. 217
31
1.9.2 Recuento de coliformes en alimentos. Este grupo de microorganismos comprende
varios géneros de la familia Enterobacteriaceae, está ampliamente difundido en la
naturaleza, agua y suelo. También es habitante normal del tracto intestinal del hombre, y
animales de sangre caliente. Su presencia en alimentos es signo de mala calidad higiénica
en el proceso, falta de higiene de los manipuladores, recontaminación después del proceso.
Hoy en día este grupo indicador, continua en un debate ya que muchos microorganismos
son habitantes normales de medios acuáticos y no tienen relación con la calidad higiénica.
1.9.3 Recuento de Mohos y levaduras. Comúnmente se da el nombre de mohos a ciertos
hongos multicelulares, dotados de un micelio verdadero, microscópicos y cuyo crecimiento
en alimentos se conoce por su aspecto aterciopelado y algodonoso. Las levaduras son
hongos que crecen generalmente en forma de agregados sueltos de células independientes.
Debido a la amplia dispersión de estos en todos los estratos bióticos e inertes se desprende
su fácil y frecuente aparición como contaminante en productos alimentarios, ya que estos,
constituidos por sustancias inorgánicas y orgánicas mas o menos complejas, constituyen
excelentes medios de reproducción y crecimiento. La presencia de contaminantes fúngicos
en alimentos no solo se interpreta como una fuente potencial de deterioro sino como la
posibilidad de encontrar micotoxinas.
Entre las distintas levaduras que resisten altas concentraciones de azúcar es necesario
diferenciar las especies osmofílicas las cuales toleran y pueden desarrollarse de las
osmodúricas que lo toleran pero no pueden multiplicarse. Este tipo de levaduras son las
causales de muchas alteraciones de productos con altas concentraciones de azúcar como
Schizosaccharomyces rouxii.
32
2. MATERIALES Y METODOS EXPERIMENTALES
La fruta utilizada durante el estudio fue adquirida en su mayoría de un productor de la
Vega, Cundinamarca, en algunas ocasiones fue adquirida en centros de agroabastecimiento
de la ciudad de Bogotá y Zipaquirá, además se empleó sacarosa, en presentación de 50 kg.
El estudio de control de pardeamiento se realizó un diseño experimental previo donde se
monitoreó la pulpa de feijoa con concentraciones de 0,1 a 0,2% de ácido ascórbico, ácido
cítrico y la mezcla de los mismo, almacenadas en refrigeración, congelación como se indica
en la siguiente matriz.
VARIABLES:
B1 = Congelación
B2 = Refrigeración
B3 = Escaldado (Tunel de vapor, temperatura interna de 70ºC)
A1 = Ácido ascórbico 0,1% y ácido cítrico 0,2%.
A2 = Ácido ascórbico 0,2% y ácido cítrico 0,2%
Cuadro 9. Variables diseño experimental
No. Muestra Método Concentración
ácidos
1 B1 A1
2 B1 A2
3 B2 A1
4 B2 A2
5 B3 A1
6 B3 A2
33
Se realizaron 5 repeticiones por cada prueba debido a que se necesitan valores confiables en
el control del pardeamiento enzimático para determinar la concentración óptima que
garantice un control, monitoreando visualmente cada tercer día durante 10 días.
En la elaboración de productos se realizó un diseño previo para la concentración de vacío
alto realizando un monitoreo de tres repeticiones tomando datos cada 10 minutos de las
constantes del proceso y teniendo como referencia un producto elaborado a marmita abierta
que permita comparar indicadores como el color.
El estudio busca controlar el pardeamiento enzimático de la pulpa de feijoa y utilizarla
como materia prima para la obtención de los productos bocadillo, mermelada y néctar,
optimizando las variables presentes en la obtención de los mismos. El proceso de
experimentación y producción se llevó a cabo en la planta piloto de frutas y operaciones
unitarias de la facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad De La Salle.
2.1 PREEXPERIMENTACIÓN
La preexperimentación se realizó con el fin de establecer las características de la pulpa de
feijoa y aplicar diferentes tipos de tratamientos para controlar el pardeamiento enzimático
que se presenta, además establecer condiciones para obtener bocadillo y mermelada de
feijoa que cumpla con las características exigidas por el mercado.
2.1.1. Caracterización de la fruta. Para realizar la caracterización de la feijoa, se hicieron
ensayos durante tres meses donde se obtuvieron seis muestras, de cada una se realizaron
cinco repeticiones donde se determinaron las características de pH, ºBrix, acidez,
viscosidad .
El pH se determinó por medio de un potenciómetro, los grados ºBrix se determinaron
mediante un refractrómetro tomando lecturas a 20ºC, la acidez se efectúa por titulación y la
viscosidad se determina mediante el viscosímetro ST DIGIT-R.
34
2.1.2 Control de pardeamiento. Inicialme se expuso al medio ambiente 100g de pulpa de
feijoa para determinar su tiempo de pardeamiento el cual fue monitoreado cada 30
minutos llevando registro fotográfico.
El control de pardeamiento se realizó a partir de diferentes métodos, como adición de
antioxidantes, almacenamiento a diferentes temperaturas y tratamientos térmicos.
• Adición de antioxidantes (ácido ascórbico y ácido cítrico). Previamente a la
elaboración de los productos se realizó una pre-experimentación que determinó las
condiciones que controlan el pardeamiento enzimático de la pulpa de feijoa.
Inicialmente se manejaron concentraciones entre un rango 0.01 a 0.7% de ácido cítrico,
ácido ascórbico y la mezcla de los ácidos, siguiendo la matriz presentada en el cuadro 8
donde la primera columna denomina el nombre de la muestra y en las siguientes se
observa el porcentaje adicionado de ácido cítrico y ácido ascórbico respectivamente;
por ejemplo: En la muestra H se le adicionó a la pulpa de feijoa el 0.1% de ácido cítrico
y el 0.2% de ácido ascórbico con relación al peso de la pulpa de feijoa.
Cuadro 10. Adición de antioxidantes Muestra % Ácido Cítrico % Ácido Ascórbico
A 0,01 0,0 B 0,1 0,0 C 0,2 0,0 D 0,7 0.0 E 0,0 0,01 F 0,0 0,1 G 0,0 0,2 H 0,0 0,7 I 0,01 0,01 J 0,01 0,1 K 0,01 0,2
35
L 0,01 0,7 M 0,1 0,01 N 0,1 0,1 Ñ 0,1 0,2 O 0,1 0,7 P 0,2 0,01 Q 0,2 0,1 R 0,2 0,2 S 0,2 0,7 T 0,7 0,01 U 0,7 0,1 W 0,7 0,2 X 0,7 0,7
Estos ensayos se realizaron por triplicado y cada muestra fue almacenada en tres
temperaturas diferentes (-15ºC, 4ºC y 17ºC) en condiciones de congelación, refrigeración y
medio ambiente respectivamente; evaluadas a través del tiempo y empacadas en bolsas con
sellopack.
A partir de los datos obtenidos anteriormente se tomaron concentraciones de 0.1 a 0.2% de
ácido ascórbico solo y en mezcla con ácido cítrico, en método de congelación, y
refrigeración evaluando la concentración optima para el control del pardeamiento. En el
cuadro 11 se observan ocho pruebas con presencia de antioxidantes numeradas desde 1
hasta 8.
Se realizaron 5 repeticiones por cada prueba (las cuales están denominadas con las letras a,
b, c, d y e), debido a que se necesitan valores confiables en el control del pardeamiento
enzimático para así poder determinar la concentración más óptima que nos garantice un
mayor control.
36
Cuadro 11. Evaluación de diferentes concentraciones de dos antioxidantes.
Pruebas Ácido Ascórbico
% Ácido Cítico
% Tipo de
Almacenamiento 1 0,1 0,2 Congelación
2 0,2 0,2 Congelación
3 0,1 0,2 Refrigeración
4 0,2 0,2 Refrigeración
5 0,1 Congelación
6 0,1 Refrigeración
7 0,2 Congelación
8 0,2 Refrigeración
• Inactivación de enzimas por tratamiento térmico aplicada a la pulpa de feijoa.
Otro método de control del pardeamiento es la inactivación de enzimas por calor,
inicialmente se realizaron pruebas de laboratorio para determinar las temperaturas
adecuadas para inactivar la enzima presente sin provocar daño térmico en la pulpa por
medio de las pruebas de presencia de peroxidasa y catalasa a diferentes temperaturas
tomando como referencia una muestra patrón.
Uno de los tratamientos térmicos para inactivación de enzimas que se utilizan con más
frecuencia es el escaldado de la fruta, este tipo de tratamiento se realizó para la feijoa.
Se realizó un tratamiento térmico en el túnel de vapor con el producto empacado en
bolsas de polipropileno en un tiempo de siete minutos hasta alcanzar una temperatura
interna de 75ºC evaluada anteriormente en el laboratorio.
Para controlar el pardeamiento enzimático se aplicó un tratamiento térmico por
inmersión en agua a 92ºC hasta alcanzar una temperatura interna de 70ºC por 20
37
minutos en pulpa empacada en frascos de vidrio, su almacenamiento fue al medio
ambiente
Otro método aplicado fue por medio del autoclave con vapor a una temperatura de
132,22ºC , presión de 47 psi y un tiempo de 20 minutos manejando un frasco de vidrio
de 250g.
2.1.3 Productos concentrados. En la formulación para los productos concentrados se
tuvieron en cuenta como variables de proceso:
Ajuste de pH
Cantidad y método de adición de la pectina.
Porcentaje de pulpa
Porcentaje de azúcar
Para determinar la formulación adecuada se realizaron varios ensayos en los cuales se
fueron intercambiando las variables del proceso, dejando fijas tres variables (por ejemplo:
formulación y orden de adición de los ingredientes) y variando la otra (ejemplo: ajuste de
pH) hasta obtener un bocadillo (según cuadro 12). En Colombia no existen normas técnicas
para determinar la calidad ni las características del bocadillo, así cada propietario de fabrica
tiene su propia formula y medidas en cuanto a la adición y cantidad de los componentes, el
bocadillo de feijoa busca alcanzar características semejantes a las que se encuentran en los
bocadillo de guayaba que ofrece el mercado.) y mermelada (según cuadro 11 y resolución
15789 de 1984 del Ministerio de Salud).
• Bocadillo
La primera prueba se realizó en marmita abierta (presión atmosférica) con una proporción
de 50% de pulpa y 50% de azúcar sobre el peso esperado del bocadillo, Los datos iniciales
de la pulpa fueron de pH inicial de 2.9, con ºBrix de 13; la pulpa fue obtenida con un tamiz
de 0.5 mm de diámetro, y ajustada a un pH de 3,6 (adición citrato de sodio),los ºBrix del
38
producto final fueron 75. La adición de azúcar se realizó en tres fracciones y la pectina se
adicionó con el último tercio de azúcar.
Se realizó un segundo ensayo en el evaporador manejando una presión de vacío bajo, con
un pH inicial de 2.85 y unos ºBrix de 13.2; la formulación empleada fue 50:50 y las mismas
condiciones manejadas en ensayo anterior.
En un tercer ensayo realizado a vacío alto se aplicó una formulación con una proporción de
50% de pulpa y 50% de azúcar sobre el peso esperado del bocadillo, la pulpa fue obtenida
con un tamiz de 0.5 mm de diámetro, con unas condiciones iniciales de pH 2,7 y ºBrix de
12,5; el pH de la pulpa fue ajustado a 3.6 (la cantidad de citrato de sodio necesario se
determina midiendo el pH inicial de una muestra de 100g de pulpa y adicionándole una
solución de citrato hasta ajustar el pH deseado) y los ºBrix del producto fueron 75. El
azúcar se adicionó con la pulpa a temperatura ambiente. La pectina fue adicionada con el
último tercio del azúcar. La evaporación se realizó con presión de vacío alto.
Para el cuarto ensayo a vacío alto se utilizó una formulación de 60% en pulpa y 40% en
azúcar, con unas condiciones iniciales de pH 2,8 y ºBrix 13,0; el ajuste del pH de la pulpa,
los ºBrix del bocadillo y el orden de adición de los ingredientes fue igual al primer ensayo.
En el quinto ensayo a vacío alto se mantuvo la formulación anterior 60:40, al igual que los
ºBrix, el pH de la pulpa fue ajustado a 3,75. La pulpa fue obtenida con un tamiz de 1mm de
diámetro para aumentar el rendimiento y conservar la pectina contenida en la cáscara. Las
condiciones iniciales de la pulpa fueron de pH 3,0 y ºBrix de 13,7. Se calentó hasta 40ºC y
se adicionó una tercera parte de azúcar manteniendo la agitación por 5 minutos,
posteriormente se adición otra parte de azúcar, y se repitió el procedimiento hasta diluir la
totalidad del mismo. Finalmente se adicionó la pectina en solución (1:2:10, pectina, azúcar,
agua a 90ºC respectivamente). La evaporación se realizó utilizando presión de vacío alto.
39
El sexto ensayo se llevó a cabo con las mismas condiciones anteriores, únicamente vario la
formulación, la cual se realizó 50:50. Las condiciones iniciales de la pulpa fueron pH 2,8 y
ºBrix de 12,0. La evaporación se realizó con presión de vacío alto.
En el séptimo ensayo se mantuvieron las condiciones de los dos últimos ensayos, las
condiciones iniciales de la pulpa fueron de pH 3,0 y ºBrix de 14, con una formulación de
55% de pulpa y 45% de azúcar.
Cuadro 12. Variables y condiciones para la obtención de la formulación de bocadillo.
Ensa
yo
pH in
icia
l de
la p
ulpa
ºBrix
inic
iale
s de
la p
ulpa
Diá
met
ro d
el
tam
iz d
e la
pu
lpa
Aju
ste d
el p
H
pulp
a
% p
ulpa
% a
zúca
r
Adi
ción
de
los
ingr
edie
ntes
Adi
ción
de
pect
ina
Pres
ión
de
Vac
ío
1º 2,9 13,0 0.5 mm 3,60 50 50 Azúcar adicionado en tres fracciones
Con el último tercio de azúcar ∗Ninguna
2º 2,8 13,2 0.5 mm 3,60 50 50 Azúcar adicionado en tres fracciones, mezcla realizada a temperatura ambiente
Con el último tercio de azúcar ∗Bajo
3º 2,7 12,5 0.5 mm 3,60 50 50 Azúcar adicionado en tres fracciones, mezcla realizada a temperatura ambiente
Con el último tercio de azúcar ∗Alto
4º 2,8 13,0 0.5 mm 3,60 ∗60 ∗40 Azúcar adicionado en tres fracciones, mezcla realizada a temperatura ambiente
Con el último tercio de azúcar Alto
5º 3,0 13,7 ∗1.0 mm ∗3,75 60 40 Azúcar adicionado en tres fracciones, ∗calentamiento previo para la adición del azúcar.
∗Pectina en solución. Alto
6º 2,8 12,0 1.0 mm 3,75 ∗50 ∗50 Azúcar adicionado en tres fracciones, calentamiento previo para la adición del azúcar.
Pectina en solución. Alto
7º 3,0 14,0 1.0 mm 3,75 ∗55 ∗45 Azúcar adicionado en tres fracciones, calentamiento previo para la adición del azúcar.
Pectina en solución. Alto
* Indica el cambio de variable en el proceso.
• Mermelada
Inicialmente a partir de una pulpa con un pH de 2.8 y unos ºBrix de 13, se realizó una
formulación para la obtención de la mermelada con una proporción de 60% de pulpa y 40%
de azúcar sobre el peso esperado del producto, el pH se ajustó a 3.2, la pectina se adicionó
con la tercera parte del azúcar; para obtener la pulpa se utilizó un tamiz de 1mm de
diámetro, y se concentró en una marmita abierta (presión atmosférica).
40
A continuación se realizó una prueba a vacío alto con una formulación con una proporción
de 60% de pulpa y 40% de azúcar sobre el peso esperado del producto, con unas
condiciones iniciales de pH de 2.7 y 14 ºBrix, el pH se ajustó a 3.2, la pectina se adicionó
con la tercera parte del azúcar, la mezcla se realizo a temperatura ambiente; para obtener la
pulpa se utilizó un tamiz de 1 mm de diámetro.
Según la experimentación realizada con el bocadillo se demostró que algunos parámetros
son importantes en la concentración de productos de feijoa, de tal forma que estos fueron
retomados para realizar la mermelada. El proceso se llevó a cabo manejando una
proporción de 50% de pulpa y 50% de azúcar, con condiciones iniciales de pH 3.0 y 12
ºBrix, se ajustó el pH a 3.35 la pulpa fue obtenida con un tamiz de 1 mm de diámetro, los
ºBrix del producto fueron 65. Se calentó la pulpa hasta 40ºC y se adicionó una tercera parte
de azúcar manteniendo la agitación por 5 minutos, posteriormente se adición otra parte de
azúcar, y se repitió el procedimiento hasta diluir la totalidad del mismo. Finalmente se
adicionó la pectina en solución (1:2:10, pectina, azúcar, agua a 90ºC respectivamente). La
evaporación se realizó a vacío alto, como se observa a continuación.
Cuadro 13. Variables y condiciones para la obtención de la formulación de mermelada.
Ensa
yo
pH in
icia
l de
la p
ulpa
ºBrix
inic
iale
s de
la p
ulpa
Diá
met
ro d
el
tam
iz d
e la
pu
lpa
Aju
ste d
el p
H
pulp
a
% p
ulpa
% a
zúca
r
Adi
ción
de
los
ingr
edie
ntes
Adi
ción
de
pect
ina
Pres
ión
de
Vac
ío
1º 2.8 13 1.0 mm 3,20 60 40 Azúcar adicionado en tres fracciones
Con el último tercio de azúcar
Ninguna
2º 2.7 14 1.0 mm 3,20 60 40 Azúcar adicionado en tres fracciones, ∗mezcla realizada a temperatura ambiente
Con el último tercio de azúcar
Alto
3º 3.0 12 1.0 mm ∗3,35 ∗50 50 ∗Azúcar adicionado en tres fracciones, calentamiento previo
∗Pectina en solución
Alto
* Indica el cambio de variable en el proceso.
41
2.2 FASE EXPERIMENTAL
A partir de la formulación final se realizaron tres repeticiones con el fin de comprobar que
al realizar las repeticiones manejando la misma formulación se va a obtener bocadillo con
las mismas características que el primero..
2.2.1 Bocadillo. Se ajustó el pH de la pulpa a 3,75; la formulación utilizada fue 55% de
pulpa y 45% de azúcar, la pulpa fue obtenida por medio de la despulpadora con un tamiz de
1mm de diámetro para aumentar el rendimiento y conservar la pectina contenida en la
cáscara. La pulpa se calentó hasta 40ºC y se adicionó una tercera parte de azúcar
manteniendo la agitación por 10 minutos, cuando la temperatura se encontraba a 45ºC se
realizó la adición de otra parte de azúcar, y finalmente cuando la temperatura era 53ºC se
repitió el procedimiento hasta diluir la totalidad del mismo. Finalmente se adicionó la
pectina en solución (1:2:10, pectina, azúcar, agua a 90ºC respectivamente).
2.2.2 Mermelada. Se tomó con una proporción de 50% de pulpa y 50% de azúcar sobre el
peso esperado del producto, la pulpa fue obtenida con un tamiz de 1 mm de diámetro, el pH
de la pulpa fue ajustado a 3.35 y los ºBrix del producto fueron 65. La pulpa se calentó
hasta 40ºC y se adicionó una tercera parte de azúcar manteniendo la agitación por 10
minutos, cuando la temperatura se encontraba a 45ºC se realizó la adición de otra parte de
azúcar, y finalmente cuando la temperatura era 53ºC se repitió el procedimiento hasta diluir
la totalidad del mismo. Finalmente se adicionó la pectina en solución (1:2:10, pectina,
azúcar, agua a 90ºC respectivamente).
2.2.3 Producto diluido (néctar): En la elaboración del néctar no se realizó una previa
experimentación, la formulación fue tomada del curso de tecnología de frutas y hortalizas
de la Universidad De La Salle dictado por el profesor Hugo Erazo, y siguiendo la normativa
establecida (Resolución 7992 de 1991 Ministerio de Salud) para este producto (Anexo 2),
ºBrix finales 10 mínimo, pH 2,05 mínimo.
42
2.3 PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS DE FEIJOA
2.3.1 Elaboración de productos concentrados. En la experimentación se pretende
obtener bocadillo, mermelada y néctar, que cumplan con las características organolépticas
requeridas por la normativa que los cubre y así poder garantizar al consumidor un excelente
producto, inhibiendo el pardeamiento sin adición de sustancias que blanqueen y la
conservando las características de la fruta.
• Recepción de la fruta: la fruta llega a la planta y es pesada previamente con el fin de
determinar el rendimiento de la fruta y a partir de este momento se inicia el proceso.
• Selección y clasificación de la fruta: la fruta se somete a un proceso de selección en la
cuál son desechados aquellos frutos que presentan sobremaduración, fermentación o
algún tipo de daño que pueda afectar la sanidad de la pulpa.
• Lavado y desinfección: el lavado se realiza por inmersión en agua con una
concentración de Timsen de 200 ppm durante 10 minutos en la banda de lavado que se
encuentra en la planta piloto de frutas de la universidad de la Salle con el fin de
eliminar las hojas y demás suciedades presentes en esta, posteriormente es enjuagada.
• Picado: la fruta se pica en un procesador de vegetales ya que esta por su sensibilidad al
calor no permite la realización de un previo escaldado que facilite el despulpado.
• Despulpado: este proceso se realiza con el tamiz más grueso, La pulpa obtenido es
sometido a un control de sólidos solubles, pH, y determinación de citrato necesario para
alcanzar el pH deseado, para efectuar la formulación.
• Mezclado: inmediatamente obtenida la pulpa se le adiciona la cantidad de antioxidante
determinada en la pre-experimentación y se mezcla para garantizar uniformidad en el
43
producto.
• Concentración: se realiza inicialmente la alimentación de la pulpa al evaporador y es
calentada hasta alcanzar los 40ºC con el fin de mejorar la solubilidad de la mezcla luego
se adiciona el azúcar en tres fracciones, pectina en solución y citrato. Se inicia la
evaporación a vacío registrando cada 10 minutos datos de presión, temperatura y cada 3
ºbrix continuando con el proceso hasta obtener los brix deseados según el producto
teniendo en cuenta que el enfriamiento del producto aumenta 3 ºbrix.
• Moldeo (Bocadillo): el producto final se vierte en gaveras de madera previamente
desinfectadas y forradas con papel celofán los cuales se dejan en reposo durante 24
horas aproximadamente, en un lugar donde no se pueda contaminar y se enfrié hasta
obtener una textura que permita el corte uniforme.
• Empaque y envasado: el empaque de acuerdo al producto a elaborar, en el caso del
bocadillo se recomienda envolver en papel celofán, para la mermelada se envasa en
frascos de vidrio de 300cc previamente esterilizados y cerrados, y se almacena en un
lugar fresco.
Todo el proceso descrito anteriormente está representado gráficamente en el siguiente
figura 2.
44
Figura 2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE BOCADILLO Y MERMELADA
Agua Timsen
Feijoa
Azúcar Pectina Citrato Acido ascórbico 0.2%
Producto
Producto Producto
Gaberas Papel celofan ó
frascos
RECEPCIÓN DE FEIJOA SELECCIÓN Y
CLASIFICACIÓN DE FRUTA Y PESAJE
LAVADO Y DESINFECCIÓN
Fruta desechada Agua y Timsen
f e i j o a
DESPULPADO MEZCLADO
Pepas y cáscaras
Pulpa de fruta
Pulpa de fruta
MOLDEO EMPAQUE
CONCENTRACIÓN
45
2.3.2 Elaboración de productos diluidos (néctar). El proceso inicialmente maneja las
mismas operaciones primarias que el proceso para mermelada y bocadillo a diferencia del
proceso de refinado y Pasteurización.
• Recepción de la fruta: la fruta llega a la planta y es pesada previamente con el fin de
determinar el rendimiento de la fruta y a partir de este momento se inicia el proceso.
• Selección y clasificación de la fruta: la fruta se somete a un proceso de selección en la
cuál son desechados aquellos frutos que presentes sobremaduración, fermentación o
algún tipo de daño que pueda afectar la sanidad de la pulpa.
• Lavado y desinfección: el lavado se realiza por inmersión en agua con una
concentración de Timsen de 200ppm durante 10 minutos, en la banda de lavado que se
encuentra en la planta piloto de frutas de la universidad de la Salle con el fin de
eliminar las hojas y demás suciedades presentes en esta, posteriormente es enjuagada.
• Picado: la fruta se pica en un procesador de vegetales ya que esta por su sensibilidad al
calor no permite la realización de un previo escaldado que facilite el despulpado.
• Despulpado: la pulpa obtenido con un tamiz mediano es pasado nuevamente con el
tamiz más fino y posteriormente es sometido a un control de sólidos solubles, pH.
• Mezclado: inmediatamente obtenida la pulpa refinada se le adiciona 0.2% de ácido
ascórbico determinado en la pre-experimentación y se realiza la mezcla del azúcar, agua
y pulpa.
• Envasado: el néctar es envasado en botellas de vidrio previamente esterilizadas y
cerradas.
46
• Pasteurización: debido a problemas técnicos del pasteurizador se optó por realizar una
pasteurización en el autoclave a una presión manométrica de 25 psi a temperatura del
vapor es de 132ºC y un tiempo de 20 minutos. Luego se realizó un choque térmico en
inmersión en agua a temperatura de 10ºC.
• Almacenamiento: el néctar se almacena al medio ambiente.
El proceso descrito anteriormente se encuentra representado gráficamente en la figura 2.
2.4 EQUIPOS
Los equipos empleados durante la experimentación del trabajo de grado son equipos
existentes en la planta de frutas y operaciones unitarias de la Facultad de Ingeniería de
alimentos de la Universidad De La Salle, sede la Floresta. Los equipos utilizados para la
elaboración de los productos son: evaporador (productos concentrados) y autoclave
(producto diluido).
• Evaporador. El evaporador consta de un intercambiador de calor, un condensador, una
bomba de vacío y una torre de enfriamiento.
El producto es introducido en el interior del equipo y luego se realiza un cierre
hermético para garantizar mantener el vacío durante el proceso. El intercambiador de
calor suministra el calor mediante vapor de agua saturada, esta va encamisada. El vapor
desprendido del producto se eliminarse por medio de un sistema de condensación,
donde el vapor se mezcla directamente con el agua de refrigeración, el condensado
mezclado con el agua se elimina por medio de una bomba.
La bomba de vacío permite realizar la evaporación a una temperatura baja.
A continuación se resumen sus características, importantes para determinar las variables del
proceso en le cuadro 14.
47
Cuadro 14. Resumen evaporador a vacío
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FORMATO Nº 1 HOJA DE MAQUINARIA
OPERACIÓN: Evaporación o concentración a Vacío
EQUIPO: Evaporador (Anexo 4 Diagrama 1)
MARCA: J. J Ltda.
UBICACIÓN: El evaporador a vacío se
encuentra ubicado en la planta de
operaciones unitarias de la Universidad de la
Salle.
MANTENIMIENTO: Se debe realizar de
manera preventiva cada tres meses, de tal
forma que garantice el correcto
funcionamiento del equipo.
RECOMENDACIONES: Verificar la
capacidad de la bomba de vacío para evitar
el rompimiento de vacío durante el proceso.
ASEO: El aseo debe realizarse inmediatamente finalizado el proceso de concentración
con jabón adecuado para la industria de alimentos, este proceso debe ser muy estricto ya
cualquier residuo de producto representa un foco de contaminación.
• Autoclave. El autoclave es un equipo discontinuo sin agitación, manipulado
manualmente. Alberga envases de tamaños diferentes y se pueden emplear en distintos
procesos. El consumo de vapor y de agua son elevados. Es de tipo vertical,
economizando espacio, y realizando la carga por la parte superior del equipo.
Consta de una válvula de seguridad, válvula de escape para sangrar el vapor de agua
durante el proceso, de un manómetro y de un termómetro. El néctar se envasa y se
introduce dentro del equipo, luego se gradúa la presión hasta que se obtiene una
temperatura interna de 100ºC y de regular abriendo y cerrando la válvula de escape.
48
Figura 3. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE NÉCTAR
Agua Jabón
feijoa feijoa
Acido Azúcar Agua Ascórbico
néctar Néctar Néctar Envasado Pasteurizado Néctar pasteurizado Frascos
RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE FRUTA Y PESAJE
LAVADO Y DESINFECCIÓN
Fruta desechada Agua y Jabón
REDUCCIÓN DE TAMAÑO
Feijoa picada
DESPULPADO REFINADO
Pepas y cáscaras
Pulpa de fruta
Pulpa de fruta fina
PASTEURIZADO
MEZCLADO
ENVASADO ALMACENAMIENTO
Pepas y cáscaras
49
A continuación encontramos en el cuadro 15 un resumen de algunas de sus características.
Cuadro 15. Autoclave.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FORMATO Nº 2 HOJA DE MAQUINARIA
OPERACIÓN: Esterilización
EQUIPO: Autoclave (Anexo 4 diagrama 2)
MARCA: J. J Ltda.
UBICACIÓN: El autoclave se encuentra
ubicado al lado izquierdo del refrigerador y
al lado derecho del túnel de vapor en la
planta de operaciones unitarias de la
Universidad de la Salle.
MANTENIMIENTO: Se debe realizar de manera preventiva cada tres meses, de tal forma que garantice el correcto funcionamiento del equipo.
RECOMENDACIONES:
ASEO: No es tan dispendioso ya que los productos van debidamente empacados, aún así
es recomendable realizarlo después de su uso.
2.5 VARIABLES DEL PROCESO
Durante el proceso de evaporación y esterilización se monitorearon las siguientes variables de
control, para estandarizar el proceso:
2.5.1 Proceso de concentración
• Presión en el evaporador: la presión es tomada mediante el manómetro presente en el
evaporador a vacío, esta presión registrada es vacío alto.
• Temperatura de procesamiento: esta temperatura es tomada cada 10 minutos durante el
proceso de concentración mediante las termocuplas que tiene el equipo
50
• Tiempo de proceso de evaporación: esta temperatura es tomada cada 10 minutos durante el
proceso de concentración mediante las termocuplas que tiene el equipo
• Temperatura del vapor encamisado: esta temperatura es tomada cada 10 minutos durante el
proceso de concentración mediante las termocuplas que tiene el equipo
• Temperatura de la torre de condensación y del tanque de enfriamiento: esta temperatura es
tomada cada 10 minutos durante el proceso de concentración mediante las termocuplas que
tiene el equipo
• Velocidad de agitación: la velocidad de agitación fue retomada del trabajo de grado Carrasco,
Cruz ya estudiada y establecida por las mismas.
2.5.2 Proceso de pasteurización
• Presión a la cual se lleva a cabo el proceso: Esta presión es tomada por medio del manómetro
que tiene el equipo.
• Temperatura del vapor en el equipo: El Autoclave tiene un termómetro que nos permite medir
esta temperatura.
• Tiempo de proceso: Es tomado durante el proceso de pasteurización.
2.6 INDICADORES
• Indicadores de proceso. En la concentración se tomaron en cuenta como indicador los
sólidos solubles (ºBrix), medidos con un refractómetro; ya que fueron monitoreados durante
todo el proceso a partir de la pulpa hasta el producto terminado, siendo determinantes en la
culminación del mismo.
• Indicadores de producto.
Sólidos solubles. Lectura tomada por medio de refractómetro.
Textura. Característica evaluada por medio del penetrómetro (Anexo 6)
Color . Característica evaluada según tabla de Pantone (Anexo 12)
51
2.7. CALCULOS INGENIERILES APLICADOS A LOS PROCESOS
2.7.1 Productos concentrados. Los cálculos aplicados a continuación son para productos
concentrados
• Balance de materia. El balance de materia se hizo con el fin de hallar la masa de agua
evaporada durante el proceso, variable importante para determinar el balance de energía.
Además determinar el rendimiento del proceso, los cuales se explican en el numeral 3.3.1.
El balance de materia general está regido por 2 corrientes de entrada; la cantidad de feijoa, y
la cantidad de azúcar empleada, y 5 corrientes de salida5 la cantidad de impurezas que son
desechadas del proceso de selección y lavado, la cantidad de cascarilla y semillas desechadas
en el despulpado, la cantidad de agua evaporada, las pérdidas de producto terminado, al
finalizar el proceso los kilogramos de producto terminado.
• Balance de energía. Se realiza primero un balance de energía con las entalpías en el sistema
de evaporación se obtiene la masa de vapor encamisado
mm hm + ms hvs = mv hv1 + mp hp +ms hc Donde mm es la masa de la mezcla líquida diluída (pulpa más azúcar) expresada en kg, hm es
la entalpía (kJ/kg) de la mezcla líquida diluída en función de Tf (temperatura de la mezcla
líquida diluída, ºC), ms es la masa del vapor encamisado y hvs es la entalpía del vapor saturado
en función Ts (temperatura del vapor); mv es masa del agua evaporada (kg) y hv1 es la entalpía
del vapor saturado a T1 (Temperatura de ebullición mantenida dentro de la cámara del
evaporador); mp, masa del producto hp es la entalpía del producto concentrado (kJ/kg) y hc es
la entalpía del condensado a Ts.
5 SINGH, Op cit., p. 211.
52
• Propiedades que se determinan experimentalmente. Para realizar los cálculos de
transferencia de calor del proceso es necesario conocer estas propiedades ya que la mezcla se
comporta como un fluido no newtoniano.
Viscosidad: Se determinó experimentalmente con un viscosímetro rotacional ST DIGIT-R
marca JP SELECTA que se encuentra en los laboratorios de operaciones unitarias de la
facultad de Ingeniería de Alimentos, sede Floresta de la Universidad De La Salle. Este valor
se estableció para la pulpa, mezcla y producto terminado (Anexo 8).
Capacidad calorífica: Este valor será obtenido por medio de un programa para determinar
propiedades térmicas de alimentos chilenos desarrollado por el Departamento de Ciencia y
Tecnología de los Alimentos, Facultad Tecnológica de la Universidad de Santiago de Chile.
Conductividad térmica y difusividad térmica: Estas dos propiedades son determinadas por
el programa utilizado para la capacidad calorífica.
Densidad: Esta propiedad se determinó experimentalmente. (Anexo 5)
• Transferencia de calor. Se requirieron las propiedades termofísicas del fluido para
determinar Re (número de Reynolds) y definir el tipo de flujo del proceso, posteriormente se
halló Pr (número de Prandtl) para determinar el coeficiente interno (hi) propiedades
termofísicas del vapor encamisado y externo (he) propiedades de la mezcla, pulpa mas azúcar
para hallar el tiempo teórico y compararlo con el experimental.
2.7.2 Productos diluidos. Para determinar la temperatura en el centro del envase se halló el
número de Biot y el número de Fourier para el espesor y el semiespesor del mismo. Estos datos
fueron reemplazados en la gráfica de conducción transitoria (Anexo 9) donde se obtiene la lectura
de la temperatura de la línea central para un cilindro infinito.
53
2.8 PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS
Las pruebas microbiológicas se realizaron en el laboratorio de microbiología de la Universidad
De La Salle. Realizando tres diluciones con dos repeticiones de cada una.
Las muestras son recolectadas de cuatro repeticiones de cada proceso de concentración (bocadillo
y mermelada) y dos repeticiones de néctar. Realizando tres diluciones y dos repeticiones por cada
dilución.
2.8.1 Recuento de bacterias mesófilas aerobias. Inicialmente es importante para todas las
pruebas realizar las diluciones necesarias, en muestras líquidas como el néctar la dilución 10-1 se
prepara midiendo 11 ml de la muestra en un frasco de dilución que contenga 99 ml del diluyente
(agua peptonada), sosteniendo la pipeta en un ángulo de 45 grados sobre la parte interior del
cuello del frasco.
Para muestras sólidas pesar 11 g del total de las muestras en un frasco de dilución que contenga
99 ml del diluyente, tratando de coger de la superficie e interior del alimento. (No debe olvidar
que este procedimiento se debe hacer en condiciones de esterilidad).
Agitar el frasco vigorosamente, dejar en reposo de 2 a 5 minutos. Transferir un mililitro de la
dilución 10-1 a un tubo que contenga 9 ml del diluyente para obtener la dilución 10-2. Con otra
pipeta mezclar cuidadosamente la dilución, pipeteando 10 veces, transferir un mililitro a otro tubo
que contenga 9 ml del diluyente para obtener la dilución 10-3 .
Repetir estos pasos hasta obtener el número de diluciones deseadas, cada dilución sucesiva
disminuirá 10 veces la concentración.
El rango de diluciones preparadas y sembradas puede modificarse en función a la cifra de
microorganismos esperada, de todos modos siempre debe sembrarse tres diluciones distintas y
consecutivas.
54
* Se realizaron diluciones en base 10 del producto ya sea bocadillo, mermelada o néctar ,
utilizando para los tres productos tres diluciones 10-1, 10-2, 10-3.
* La siembra fue hecha en profundidad por duplicado 1 mL de cada una de las diluciones
seleccionadas
* Se adicionó de 15-20 mL de agar Plate Count (el cual debe estar a una temperatura de
aproximadamente 45oC)
* La mezcla se hizo inmediatamente las cajas tuvieron el medio (haciendo movimientos
ascendentes, descendentes, en forma de L, cada uno de estos movimientos se hicieron mínimo 5
veces).
* Se dejo solidificar y luego se adicionó una capa de sellante de aproximadamente 5 mL sobre
la caja, dejar solidificar nuevamente.
* Fue Incubado a 35oC durante 48 horas
* Al terminar el tiempo de incubación se realizó el recuento.
* Criterio de selección: luego de haber realizado el recuento se seleccionó una de las diluciones
para bacterias mesófilas aerobias manejando el rango de 30-300 colonias.
2.8.2 Recuento de coliformes en alimentos. Para este análisis se utilizó como medio el caldo
brilla y se realizo el siguiente procedimiento para realizar la siembra.
* Se realizaron diluciones del producto como se indico en el punto 2.7.1 para mesófilos aeróbios
* Se inoculó tres tubos de caldo Brilla, cada uno con un mililitro de la dilución
seleccionada.(Cada tres tubos se denominan una serie y en esta técnica se deben realizar tres
series de diluciones seguidas, nunca se puede saltar en las diluciones por que no existe una
correlación). La mezcla se hizo por inversión, observando que las campanas de Durham estén
llenas de caldo.
* Se incubaron los tubos a 35°C por un período de 24 a 48 horas.
* Se observaron los tubos que presentaron producción de gas y turbidez (la producción de gas se
ve por el desplazamiento del medio de la campana de Durham, un coliforme típico hace un
55
desplazamiento casi completo de la campana, se debe evitar la confusión con falsos positivos, los
cuales fermentan lentamente la lactosa produciendo desplazamientos pequeños del medio de
cultivo). Comparar en la tabla de NMP encontrada en el anexo 8 e informar como coliformes
totales por gramo o mililitro.
2.8.3 Recuento de hongos y levaduras. Para estas pruebas se utilizó para el cultivo el medio
OGY, y se realizó el siguiente procedimiento
* Se realizaron las diluciones de acuerdo a las indicaciones del numeral 2.8.1
* Se realizó la siembra por duplicado, en profundidad, 1 mL de las diluciones seleccionadas.
* Fue agregado el Agar fundido OGY (15 – 20 mL) (YGC o Rosa de Bengala).
* La mezcla fue según las instrucciones en mesófilos aerobios.
* Una vez solidificado el Agar se aplicó una capa sellante.
* Se incubó a 25ºC por 5 día
* Se realizó una selección de las cajas que estén entre 15 – 150 colonias, contar las colonias que
presenten las características de hongos y levaduras.
56
3. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1 PREEXPERIMENTACIÓN
Esta fase del trabajo de grado se realizó con el fin de determinar las características de la pulpa de
feijoa y la incidencia de la temperatura sobre la misma. Se observó el tiempo de pardeamiento de
la pulpa, con y sin ayuda de antioxidantes a diferentes concentraciones almacenados en diversas
temperaturas. Teniendo en cuenta la teoría existente para la elaboración de productos
concentrados se hizo un desarrollo para la feijoa, descifrando los problemas que se presentaban
bajo esas condiciones y realizando los ajustes necesarios, hasta obtener las características
organolépticas, físicas y químicas de los productos.
3.1.1 Caracterización de la pulpa de feijoa. El pH de la pulpa presenta variaciones, la madurez
de la fruta no es una variable que se controla en el proceso poscosecha o de recolección de la
fruta. Esta variable es utilizada y controlada durante el proceso de elaboración de productos,
entonces se estandariza mediante la adición de una base.
El análisis estadístico se realizó con el programa Statistics versión 4.0, donde se observan los
valores mínimos y máximos, además de la media. Como se observa en la figura 4 en el primer
ensayo se obtuvo un valor máximo de 2,7 y un valor mínimo de 2,67 con una media de 2,67. La
variación del pH implica una un ajuste de más de una unidad en la elaboración del bocadillo,
incrementando los costos ya que aumenta la proporción de citrato de sodio para alcanzar dicho
ajuste, además incrementa los riesgos de tener defectos en la textura final del producto, ya que la
descompensación puede ser mayor o menor, presentando rigidez o sinérisis. El primer ensayo se
encontró una media de 2.7, mientras que en el cuarto ensayo se encontró una media de 3, el
segundo y tercer ensayo presentan valores de 2,9 y 2,8 respectivamente.
57
Min-Max25%-75%Median value
ENSAYO
pH P
ULPA
2.66
2.74
2.82
2.9
2.98
3.06
1 2 3 4
Figura 4. Comportamiento del pH de la pulpa.
En la Figura 5 hay una variación de los ºBrix, donde se observan los valores mínimos y máximos,
además de la media. En el primer ensayo se obtuvo un valor máximo de 15 y un valor mínimo de
14 con una media de 14. Cuando la fruta posee unos sólidos solubles totales bajos incrementa la
proporción del azúcar empleado en el proceso, aumentando los riesgos de cristalización en el
producto final si no funden completamente, por consiguiente la fruta podría tener un poder
gelificante bajo, teniendo que utilizar más pectina en el proceso, incrementando los costos y
presentando defectos de rigidez en la textura del producto si no existe exactitud en los cálculos de
la formulación.
En el ensayo 1 y 2 las muestras presentan un contenido de sólidos solubles similar, donde la
media es de 14, mientras que las muestras obtenidas durante los ensayos 3 y 4 presentan una
media de 13ºBrix. Siendo este el rango de contenido de sólidos obtenidos en la pulpa.
58
Min-Max25%-75%Median value
ENSAYO
º BRIX
PU
LPA
12.8
13.2
13.6
14
14.4
14.8
15.2
1 2 3 4
Figura 5. Variación ºBrix iniciales de la pulpa en las cuatro repeticiones.
3.1.2 Control de pardeamiento. Al realizar el seguimiento de una muestra de 100 g de pulpa de
feijoa para determinar el tiempo de pardeamiento en condiciones normales (temperatura
ambiente y expuesta al oxigeno del aire), con registro fotográfico mostrado en la figura 4 a la
figura cada media hora durante seis horas y media (9a.m – 3:30p.m), teniendo en cuenta que el
seguimiento y registro culmina cuando se alcanza el pardeamiento total de la muestra analizada
tanto en su parte externa como interna.
Figura 6. Pulpa de feijoa Figura 7. Pulpa de feijoa a las 9:30a.m inicial a las 9:00a.m expuesta al ambiente
59
Figura 8. Pulpa de feijoa a las 10:00a.m Figura 9. Pulpa de feijoa a las 10:30a.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
Figura 10. Pulpa de feijoa a las 11:00a.m Figura 11. Pulpa de feijoa a las 11:30a.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
Figura 12. Pulpa de feijoa a las 12:00a.m Figura 13. Pulpa de feijoa a las 12:30a.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
60
Figura 14. Pulpa de feijoa a las 1:00p.m Figura 15. Pulpa de feijoa a las 1:30 p.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
Figura 16. Pulpa de feijoa a las 2:00p.m Figura 17. Pulpa de feijoa a las 2:30 p.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
Figura 18. Pulpa de feijoa a las 3:00p.m Figura 19. Pulpa de feijoa a las 3:30 p.m expuesta al ambiente expuesta al ambiente.
61
A continuación se analiza cada tratamiento para controlar el pardeamiento de la pulpa de feijoa,
teniendo en cuenta que esta fruta es una materia prima bastante sensible para la elaboración de
cualquier tipo de producto ya sea concentrado o diluido ya que en su composición tiene presente
la enzima polifenoloxidasa presentando defectos de oscurecimiento de la pulpa debido a la
oxidación dada en presencia del oxígeno en el aire.
• Adición de antioxidantes (ácido ascórbico y ácido cítrico). Las concentraciones manejadas
presentaron un control en presencia de ácido ascórbico y mezcla entre ácido Ascórbico y
ácido cítrico en concentraciones de 0,01% a 0,7% con respecto al patrón, las muestras que
contenían ácido cítrico solamente no presentaron ningún tipo de control por lo que fue
descartado. Las muestras almacenadas al medio ambiente presentaron pardeamiento al
segundo día y fermentación. Las concentraciones mayores o iguales a 0.2% en refrigeración
y congelación lograron un mayor control del pardeamiento.
Posteriormente se realizaron ensayos con concentraciones de 0.1% a 0,2% de ácido ascórbico
solo y en mezcla ya que son las concentraciones de valores más bajos que controlan el
pardeamiento, donde la muestra 1 y 2 son llevadas a congelación, mientras que las muestras 3
y 4 se almacena en refrigeración, se observaron los resultados presentados en la cuadro 16 y
se tomaron resultados al cabo de 7 días.
Por ejemplo en la repetición (a) en el ensayo 2 (adición de 0.2% de ácido ascórbico, 0.2% de
ácido cítrico y almacenado en congelación, ver cuadro 11) no hubo ningún cambio en el color
de la pulpa comparado con una prueba patrón.
62
Cuadro 16. Adición de ácido cítrico y ácido ascórbico a la pulpa para el control del pardeamiento.
Prueba
Repetición 1 2 3 4
a Nn Nn P F
b Nn Nn P F F
c Nn Nn P F PF
d Nn Nn P F
e Nn Nn P PF
P = Pardeamiento, F =Fermentación, Nn =No hubo ningún cambio
Las pulpas almacenadas en refrigeración (Prueba 3 y 4) dan como resultado durante el
almacenamiento se obtuvo en medio ambiente (17ºC) pardeamiento total al cabo de 24 horas
aproximadamente y contaminación microbiológica de la pulpa por lo tanto este método de
almacenamiento fue descartado.
El método de refrigeración no cumplió con el control de la pulpa, presentando pardeamiento
total al cabo de 48 horas y crecimiento microbiano.
La congelación presento una conservación de las características organolépticas del producto
durante 6 meses y no presentó pardeamiento.
Se concluyó que las concentraciones favorables fueron 0,2% en presencia de ácido ascórbico y
0.2% de mezcla de ácido cítrico y ascórbico, donde la concentración de 0,2% de ácido ascórbico
además de controlar el pardeamiento no afecta el pH de la pulpa condición que no se cumple en
la mezcla de ácidos cítrico y ascórbico. Las características sensoriales de la pulpa no se ven
afectadas con la adición de los antioxidantes.
63
• Inactivación de enzimas por tratamiento térmico. Se realizó una prueba para lograr el
control del pardeamiento enzimático por tratamiento térmico.
En el ensayo realizado el laboratorio se concluyó que la temperatura ideal para inactivar la
enzima es 75 ºC, por encima de esta presenta color café, la tonalidad depende del tiempo de
permanencia a alta temperatura.
En el segundo ensayo realizado el escaldado como método para inactivar enzimas dio un
resultado poco apropiado para el proceso ya que esta fruta es sensible al calor y se pardea
rápidamente al entrar en contacto con el agua caliente, presentando daño térmico poco
favorable para el proceso.
En el tratamiento térmico realizado en el ensayo tres, el producto pasa por el túnel de vapor
donde la pulpa adquiere con un color café claro, y su sabor se vio afectado ya que la
temperatura que se manejo afectó el empaque y dio al producto un sabor plástico, en
almacenamiento a 4ºC la pulpa presenta perdida de color, por lo cuál no es recomendable
este método.
En el ensayo cuatro se realizó el tratamiento térmico por inmersión en agua a 92ºC
alcanzando una temperatura interna de 70ºC por 20 minutos, este no presentó pardeamiento.
En condiciones de almacenamiento a temperatura ambiente el color no se degradó ni presentó
contaminación microbiana.
El método de pasteurización en autoclave realizado en el quinto ensayo permitió obtener un
producto con un color aceptable y control de pardeamiento aún así es descartado ya que para
64
su aplicación a nivel industrial generara muchos costos ya que el empaque manejado en la
experimentación no es característico del producto.
Se puede concluir que el método más adecuado para el control del pardeamiento es la adición de
antioxidante ya que el tratamiento térmico por los métodos mencionados resultan costosos. La
concentración recomendada de antioxidante es de 0.2% de Ácido ascórbico.
3.1.3 Productos concentrados. Los productos concentrados (mermelada y bocadillo) se
realizaron en el evaporador a vacío y marmita abierta el proceso. La descripción de lo ensayos
realizados e encuentran explicado en el numeral 2.1.3.
Bocadillo. A partir de las pruebas realizadas para bocadillo en la pre-experimentación se
obtuvieron una serie de productos que permitieron definir la formulación adecuada para el
bocadillo como se muestra en la siguiente cuadro 17.
Cuadro 17. Resultados obtenidos en los ensayos de bocadillo
Nº DE
ENSAYO
CARACTERISITICAS DE LA FORMULACION RESULTADO
1 • Marmita abierta, Presión atmosférica
• Proporción 50% de fruta y 50% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.6
• La pectina se adicionó con el último tercio de
azúcar
Se obtuvo un producto de textura
débil y color negro según Pantone
147C (Anexo 12), presenta aroma
y sabor a caramelo.
2 • Evaporador a vacío, Presión de vacío bajo.
• Proporción 50% de fruta y 50% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.6
• La pectina se adicionó con el último tercio de
azúcar.
Se obtuvo un producto con textura
de fácil corte, presenta sinéresis y
cristalización, su color no es
aceptable según Pantone 4635C
(Anexo 12), siendo desagradable
para el consumidor.
65
3 • Evaporador a vacío, Presión de vacío Alto.
• Proporción 50% de fruta y 50% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.6
• La pectina se adicionó con el último tercio de
azúcar.
El bocadillo presentó una textura
rígida, la cual dificultaba el corte,
y defectos de cristalización y
sinéresis. El color obtenido en el
bocadillo fue característico de la
feijoa según Pantone 4505C
(Anexo 12).
4 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 60% de fruta y 40% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.6
• La pectina se adicionó con el último tercio de
azúcar.
La textura del producto obtenido
permitía realizar el corte pero los
defectos de cristalización y
sinéresis se seguían presentando.
5 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 60% de fruta y 40% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.75
• La pectina se adicionó en solución.
• Calentamiento previo a la adición del azúcar,
pectina y citrato.
El producto final presentó una
textura débil, pero se controlaron
los defectos de cristalización y
sinéresis.
6 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 50% de fruta y 50% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.75
• La pectina se adicionó en solución.
• Calentamiento previo a la adición del azúcar,
pectina y citrato.
Se obtuvo un bocadillo con un
color característico, presento una
textura cauchuda y dificultad para
cortar
7 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 55% de fruta y 45% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.75
• La pectina se adicionó en solución.
• Calentamiento previo a la adición del azúcar,
pectina y citrato.
El producto presentó una buena
textura, ya que permite el corte,
no se presentaron defectos de
cristalización, ni sinéresis.
66
Mermelada. La experimentación realizada en el bocadillo contribuyeron para definir las
variables (porcentaje de antioxidantes, formulación, orden de adición de los ingredientes, adición
de pectina, procedimiento) para la formulación final de la mermelada como se muestra en la
cuadro 18.
Cuadro 18. Resultados obtenidos en las pruebas de mermelada
Nº DE
ENSAYO
CARACTERÍSTICAS DE LA FORMULACIÓN RESULTADOS
1 • Marmita abierta , Presión atmosférica.
• Proporción 60% de fruta y 40% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.2
• La pectina se adicionó con la tercera parte del
azúcar.
Se obtuvo una mermelada con un
color poco aceptable según
Pantone,147C (Anexo 12)
presento sinéresis y cristalización,
su gel es débil.
2 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 60% de fruta y 40% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.2
• La pectina se adicionó con la tercera parte del
azúcar.
Se obtuvo una mermelada que
presenta cristalización y sinéresis
color característico de la fruta
según Pantone 876C (Anexo 12).
3 • Evaporador a vacío, Presión de vacío alto.
• Proporción 50% de fruta y 50% de azúcar
• Ajuste de pH de 3.35
• La pectina se adicionó en solución.
• Calentamiento previo a la adición del azúcar,
pectina y citrato.
El producto presentó una textura
untable, y característica del
producto, un color uniforme,
brillante y característico según
Pantone 4505C (Anexo 12)
controlando los defectos
presentados en la experimentación
anterior.
• Néctar. La formulación fue tomada del curso de tecnología de frutas y hortalizas de la
Universidad De La Salle dictado por el profesor Hugo Erazo, se obtuvo el producto, con 11.5
ºBrix y un pH de 3.
67
3.2 RESULTADOS EXPERIMENTALES
No se obtuvo experimentalmente una temperatura estable para la evaporación debido a los
rompimientos de vacío, únicamente se registró la temperatura máxima de proceso.
3.2.1 Bocadillo. Debido al ajuste del pH a 3.75 se pudo controlar la sinéresis ya que se obtuvo
un equilibrio ácido-azúcar, la condición de la pectina se varió siendo adicionada en solución para
facilitar la disolución de la misma en el medio, se utilizó un tamiz de diámetro (1mm) para
aumentar el rendimiento del proceso y aportar más características propias y además conservar la
pectina presente en la cáscara. Se manejó una proporción 55% de pulpa y 45% de azúcar. El
calentamiento previo de la mezcla (pulpa mas azúcar), permitió mayor uniformidad y una
completa fusión del azúcar, evitando la cristalización del producto final, en la realización de los
ensayos se manejo una carga mínima en el evaporador por réplica de 40 kg empleando 22 kg
(55%) de pulpa y 18 kg (45%) de azúcar, con un rendimiento del 60%.
El bocadillo obtenido presenta una apariencia brillante y una textura uniforme, que permite
realizar el corte, con un sabor y color aceptable según Pantone 4505C (Anexo 12) característico
de la fruta.
• Análisis estadístico. Durante el proceso se presentaron variaciones en la temperatura, debido
a que se realizó un rompimiento periódico del vacío para evitar que se elevara el nivel del
agua de la torre de condensación, provocando fluctuaciones de esta durante el proceso.
La temperatura es una variable dependiente de la presión, la Figura 20 presenta valores de
temperatura de producto en evaporado a vacío alto a través del proceso, la temperatura inicial
es 64°C luego desciende y se estabiliza en un rango de 50 a 54 °C.
68
Min-Max25%-75%Median value
TIEMPO (min)
TEM
PER
ATU
RA
(ºC
)
42
46
50
54
58
62
66
70
0 10 20 30 40 50
Figura 20. Variaciones de la temperatura durante el tiempo de proceso.
El análisis estadístico permitió determinar las temperaturas iniciales y finales del proceso en la
elaboración del producto y tres repeticiones, valores utilizados para los cálculos en la
transferencia de calor como se puede apreciar en la figura 20.
Los ºBríx aumentan de manera significativa a través del tiempo hasta alcanzar los ºBrix deseados
como se observa en la figura 21.
Los ºBrix son un indicativo de la textura del producto, a medida que avanza la evaporación
aumentan, en la figura 21 se determina un aumento logarítmico de los ºBrix a través del tiempo,
donde presenta 52ºBrix iniciales hasta alcanzar 68ºBrix finales en el proceso para la elaboración
de mermelada.
69
Figura 21. Comportamiento de los ºBrix a través del tiempo.
3.2.2 Mermelada. Tomando como referencia el proceso del bocadillo, se manejaron
condiciones similares; la cantidad de pulpa empleada fue de 55%, azúcar 45%, se ajustó el pH
3,35 y adición de pectina en solución (1:2:10, pectina, azúcar, agua a 90ºC respectivamente),
teniendo en cuenta que la feijoa posee un 50% de la pectina necesaria para realizar la mermelada.
El producto final presentó una textura untable, uniforme y brillante, con color aceptable según
Pantone 4505C (Anexo 12), olor y sabor característico de la fruta.
• Análisis estadístico. La temperatura del producto durante el proceso para la obtención de
mermelada presentó durante las cuatro repeticiones un comportamiento similar oscilando
entre rangos de 53 a 65ºC, como indica la figura 22 determinando las temperaturas utilizadas
para realizar la transferencia de calor del proceso.
Min-Max25%-75%Median value
TIEMPO (min)
º BR
IX
48
52
56
60
64
68
72
76
0 10 20 30 40 50
70
Min-Max25%-75%Median value
º BRIX
TIEMPO (min)
º BR
IX
46
50
54
58
62
66
70
0 10 20 30
La temperatura es una variable dependiente de la presión, la figura 22 presenta valores de
temperatura de producto en evaporado a vacío alto, la temperatura baja durante la
concentración permite conservar el color típico de la fruta, evitando defectos en el producto
final de caramelización o pardeamiento.
Figura 22. Comportamiento de la temperatura en las cuatro repeticiones.
Los ºBrix son un indicativo de la textura del producto, a medida que avanza la evaporación
aumentan, en la figura 23 se determina un aumento logarítmico de los ºBrix a través del tiempo,
donde presenta 52ºBrix iniciales hasta alcanzar 68ºBrix finales en el proceso para elaboración de
mermelada.
Figura 23. Variación ºBrix con respecto al tiempo.
71
3.2.3 Producto diluido. El néctar final se elaboró con 20% de pulpa de feijoa, 10.5% de azúcar
y 69.5% de agua. Se obtuvo un producto de 11.5 ºBrix con un color aceptable según Pantone
5825C (Anexo 12) y aroma característico de la feijoa.
3.3 CÁLCULOS DE INGENIERÍA
3.3.1 Balance de materia. Este balance se aplicó a los productos concentrados para determinar
cada una de las corrientes en las diferentes etapas del proceso, desde la etapa de selección y
lavado hasta la etapa de descarga del producto. Obteniendo finalmente la cantidad de agua
evaporada del producto.
• Balance general. Para realizar el balance general se utilizó la ecuación de balance global de
materia, en la cual se tienen en cuenta las corrientes de entrada y de salida (ver numeral
2.7.1); donde las corrientes conocidas fueron halladas experimentalmente, estas son: fruta,
impurezas, azúcar y bocadillo descritas en el cuadro 19. Las cantidades utilizadas tomaron
como referencia la carga mínima del equipo.
Cuadro 19. Resultados obtenidos experimentalmente para el balance de materia
Descripción Corriente Bocadillo Mermelada
Feijoa que entra F (kg) 38,17 32,35
Impurezas y fruta descartada I (kg) 0,89 2,98
Azúcar A (kg) 22,49 19.25
Fracción de sólidos del azúcar Xsa 1,00 1,00
Producto terminado B (kg) 21,67 19,58
72
Fracción de sólidos del producto terminado Xsb 0,750 0,650
Pulpa P (kg) 25,98 22,00
Fracción de sólidos de la pulpa Xsp 0,134 0,125
• Balance por operaciones del proceso. Para determinar los valores de las corrientes
desconocidas en el proceso, se utilizan los balances por operaciones de esta forma se hallan
valor teóricos (ver los cálculos respectivos en el anexo 19).
Los cálculos realizados en el balance de materia se resumen a continuación en el cuadro 20.
Cuadro 20. Resultados obtenidos teóricamente por balance por etapas.
Descripción Corriente Bocadillo Mermelada
Feijoa a despulpar D (kg) 37,28 29,36
Desperdicio (cascarilla y semilla) S (kg) 11,30 7,36
Agua que se evapora V (kg) 13,83 9,55
Recepción del producto fluido R (kg) 34,64 27,69
Pérdida de producto terminado C (kg) 12,96 8,11
Rendimiento despulpado %Rd 68,06 68,01
Rendimiento del proceso %Re 46,66 51,26
Balance de componentes sólidos. Para determinar el valor del producto real terminado (R), se
utilizó un balance de sólidos tal como se muestra en el anexo 19.
El rendimiento del proceso en general, se determinó por medio de la siguiente expresión,
Producto terminado
Rendimiento = * 100
73
Producto que entra
APR+
=Re%
El rendimiento del proceso de despulpado, se determinó por medio de la ecuación que a
continuación se muestra
Kg pulpa
Rendimiento despulpado = * 100
Kg fruta
FP
Rd =%
A partir del balance de materia se pudo determinar un rendimiento de la fruta durante el proceso
de despulpado del 68,06% en el bocadillo y del 68,01% en la mermelada, esto debido a que la
fruta es recolectada en estado pintona para evitar el pardeamiento o daño físico de la misma en el
transporte, esto ocasiona un rendimiento relativamente bajo porque la corteza de la fruta en este
estado es un poco más dura.
El rendimiento durante el proceso general fue del 46,66% para el bocadillo y 51,26% para
mermelada.
La masa del agua evaporada en el proceso fue determinada a través del balance en el evaporador,
dando un valor de 13,83 kg en el bocadillo y 9,55 kg en la mermelada, siendo una variable
importante dentro del balance de energía.
74
3.3.2 Balance de energía térmica. Para hallar la masa de vapor encamisado utilizado durante el
proceso de concentración se realiza un balance de entalpías como se muestra a continuación
mm hm + ms hvs = mv hv1 + mp hp +ms hc
Para hallar el valor de Cpm se utiliza la siguiente ecuación y se remplazan los valores que se
encuentran en la cuadro 21.
Cpm = (Xp*Cpp) + (Xa*Cpa)
Cuadro 21. Datos utilizados para hallar la capacidad calorífica de la mezcla.
Descripción Corriente Bocadillo Mermelada
Fracción de la pulpa en la mezcla Xp 0,55 0,50
Fracción del azúcar en la mezcla Xa 0,45 0,50
Calor específico de la pulpa (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpp (kJ/kg ºC) 3.733,44 3.733,44
Calor específico del azúcar (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpa (kJ/kg ºC) 1.636,12 1.636,12
para obtener el valor de hm, se aplica la siguiente ecuación remplazando los valores que se
encuentran en el cuadro 22
hm = Cpm (Tf – 0)
Cuadro 22. Datos utilizados para hallar la entalpía de la mezcla.
Descripción Corriente Bocadillo Mermelada
Calor específico de la mezcla Cpm (kJ/kg ºC) 2.684,78 2.789,64
Temperatura de alimentación del líquido diluído
Tf (ºC) 53,00 53,00
75
Al despejar la ecuación con los valores que muestra el cuadro 23 se obtiene el valor de ms que
determina la cantidad de vapor utilizado para la concentración:
Cuadro 23. Datos necesarios para realizar el balance de entalpías
Descripción Corriente Bocadillo Mermelada
Masa de la mezcla líquida diluída (pulpa más azúcar)
mm (kg) 48,48 37,25
Entalpía de la mezcla a Tf hm (kJ/kg) 142,29 150,64
Entalpía del vapor saturado en función a Ts hvs (kJ/kg) 2.273,4 2.280,3
Masa del agua evaporada mv (kg) 13,83 9,55
Entalpía del vapor saturado a T1 hv1 (kJ/kg) 2.346,2 2.346,2
Masa del producto mp (kg) 34,64 27,69
Entalpía del producto concentrado a Tf hp (kJ/kg) 182,00 181,23
Entalpía del condensado a Ts hc (kJ/kg) 393,75 397,96
Temperatura de alimentación del líquido
diluido
Tf (ºC) 53 53
Temperatura de ebullición mantenida dentro
de la cámara del evaporador
Tl (ºC) 65 65
Temperatura del vapor Ts (ºC) 94 92
A partir del balance de entalpías, se determinó la masa del vapor (ms) utilizado durante el
proceso. La masa de vapor (ms) es 16,960 kg.
3.3.3 Transferencia de calor en estado no estable. En esta etapa la temperatura varia con
respeto al tiempo, entonces la temperatura es función de la posición y del tiempo.
76
Para determinar el coeficiente interno de calor, valor importante para el calculo del coeficiente
global de transmisión de calor, requiere de la aplicación de los números adimensionales
Reynolds, Prantdl, y Nusselt donde se tiene en cuenta los datos que corresponden a la
temperatura, las propiedades de la mezcla líquida a concentrar según programa de la UPV a
temperatura inicial de la mezcla (Tf), y las dimensiones del evaporador.
Para determinar el valor de Reynolds se utiliza la siguiente ecuación tomando los datos
referenciados en el cuadro 24,
• Ecuación para hallar el número adimensional Reynolds Re
µδ**
Re2 ND
=
Cuadro 24. Datos necesarios para hallar el valor de Número de Reynolds (Re) obtenidos
experimentalmente
Símbolo Bocadillo Mermelada
RPM Velocidad de agitación 13,02 13,02
ρ (Kg/m3) Densidad 1.238,47 1.198,30
µ (Kg/m s) Viscosidad 2,85 2,78
D Diámetro del agitador 0,43 0,43
Re Número de Reynolds 109,27 108,40
Para determinar el valor de Prant tomando los datos referenciados en el cuadro 25 se despeja en
la siguiente ecuación,
KpCp pp µ*
Pr =
77
Cuadro 25. Datos necesarios para hallar el valor de Número de Prandlt (Pr) obtenidos
experimentalmente
Símbolo Bocadillo Mermelada
Cpp (KJ/Kg
ºC)
Calor específico de la
mezcla
2.684,78 2.789,65
µp (Kg/m s) Viscosidad de la mezcla 2,85 2,78
Kp (J/m s ºC) Capacidad calorífica de la
mezcla
0,48 0,48
Pr Número de Prandlt 16.625,00 16.148,03
Para determinar el valor de Nuselt, se utiliza la siguiente ecuación tomando los datos
referenciados en el cuadro 26
Nu = a (Re)b (Pr)1/3
Cuadro 26. Datos necesarios para hallar el valor de Número de Nuselt (Nu)
Símbolo Bocadillo Mermelada
Re Número de Reynolds 109,27 108,40
Pr Número de Prandlt 16.625,00 16.148,03
µ/µw 1,00 1,00
Nu Número de Nusselt 266,80 263,15
A partir del dato obtenido de Nusselt por la ecuación anterior se despeja el valor de hi en la
siguiente ecuación .
kDthi
Nu*
=
78
Determinamos el valor he por medio de la ecuación
4/132
)(****
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−=
TsTvDtkwhg
Chew
fgw
µρ
Hallado el valor de hi y he se remplaza en la ecuación siguiente ecuación, los valores
relacionados en el cuadro 27 y se despeja el valor del coeficiente global de transmisión de calor
heKpx
hiU111
++=
El coeficiente global de transferencia de calor (U) se calcula por medio de los coeficientes interno
(hi), externo (he), el espesor de la película 0.002 m y el coeficiente de conducción de calor (K)
del material utilizando acero inoxidable SAE 304 según indica Carrasco y Cruz32, valores
expresados en el cuadro 27.
Cuadro 27. Resultados cálculos coeficientes de transmisión de calor.
Símbolo Bocadillo Mermelada
hi Coeficiente interno de transmisión de
calor (vapor encamisado) 216,00 213,05
he Coeficiente externo de transmisión de
calor (mezcla: pulpa más azúcar) 5008,88 5438,31
θ (min.) Tiempo en estado no estacionario 16,18 12,82
U (W/m2 ºC Coeficiente global de transferencia de
calor 111,16 110,56
32 CARRASCO, M. y CRUZ, L. Op. Cit., p.104.
79
Para hallar el tiempo que dura el proceso en estado no estacionario (θ), se utiliza la siguiente
ecuación.
θ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
pCpmAU
TeTvTfTv
**
ln
En el cuadro 28 se menciona el tiempo utilizado en el proceso de mermelada y bocadillo.
Cuadro 28. Valor del tiempo total de proceso.
Símbolo Bocadillo Mermelada
t (min.) Tiempo en estado no estable 9,19 7,30
t(practico) Tiempo en el proceso
experimentalmente 40 20
Tiempo est. Tiempo en estado estable 30,81 12,70
El cálculo de la velocidad de transferencia de calor en un evaporador emplea el concepto de un
coeficiente global de transferencia de calor definiendo un valor 2.340,05W para el bocadillo y
2.785.30W para la mermelada
Si se compara la velocidad de transferencia de calor del proceso de la mermelada con el proceso
del bocadillo se observa que la mermelada tiene una velocidad mayor, ya que la densidad, y la
viscosidad de la mezcla a la temperatura inicial presentan valores superiores a los presentados en
el bocadillo. Esto se debe a que la mermelada tiene una mayor proporción de azúcar que el
bocadillo.
Debido al rompimiento de vacío que se realizo durante el proceso se obtuvo un tiempo teórico en
estado no estable de 9,19 minutos para bocadillo y 7,30 minutos para mermelada y en estado
80
estable no fue posible obtener un dato teórico el cuál fue determinado por la diferencia entre el
tiempo teórico en estado no estable y el tiempo experimental total.
3.3.4 Consumo de agua en el condensador. El consumo de agua en el condensador se obtiene
por medio de la ecuación
)()0(
12
2
TTCpTCpHs
mm
v
w
−−−
=
siendo conocidas experimentalmente las variables de la temperatura de entrada del agua en el
condensador (T1) y temperatura del agua de salida en el condensador (T2) y mv la masa de agua
evaporada obtenido por medio del balance de materia, las propiedades no conocidas como el cp
y Hs son halladas a temperatura del vapor encamisado (Ts).
Si se comparan los valores obtenidos en el cuadro 29 para el proceso de bocadillo y mermelada,
se observa una disminución del 31,0% el consumo de agua por parte del proceso de mermelada,
debido a la obtención de un producto menos concentrado y por lo tanto una evaporación más
corta.
Cuadro 29. Resultados del consumo de agua en el condensador para el proceso de bocadillo y
mermelada
Símbolo Bocadillo Mermelada
mw (kg) Cantidad de agua gastada para
disminuir la temperatura del vapor
589,70 494,13
81
3.4 Productos diluidos. Se desea encontrar la temperatura en el centro del néctar donde,
Cuadro 30. Datos experimentales del proceso de pasteurización del néctar
Simbolo Valor
Ta (ºC) Temperatura de entrada al
autoclave del vapor
132.2
Ti (ºC) Temperatura inicial del
néctar
21.0
t(s) Tiempo de pasteurización 1200
D (m) Diámetro de la botella 0.06
h(W/m2 ºC) Entalpía del vapor 2000
Cuadro 31. Propiedades termofísicas del néctar a 21ºC, obtenidos según programa UPV
S imbolo Valor
k (W/mºC) Conductividad térmica 0,566
Cp (KJ/kg ºC) Calor específico del néctar 3,78
ρ (kg/m3) Densidad del néctar 1054,06 Ver cálculos en el anexo 19.
82
Figura 32. Datos hallados teóricamente para determinar la temperatura en el punto frío 1−Bi e 0,004 Número de Biot hallado con el espesor
Fo e 0,047 Número de Fourier hallado con el espesor
tr1(ºC) 0,660 Relación de temperaturas para un cilindro infinito
con un espesor
tr2(ºC) 0,082 Relación de temperaturas para un cilindro infinito
con un semi-espesor
t(ºC) 0,541 Relación entre temperaturas de un objeto finito
D (m) 0,030 Espesor 1−Bi s 0,009 Número de Biot hallado con el semi-espesor
Fo s 0,005 Número de Fourier hallado con el semi-espesor
Tc (ºC) 72,01 Temperatura en el punto frío
3.5 INOCUIDAD DEL PRODUCTO
3.5.1 Recuento de bacterias mesófilas aerobias
Cuadro 33. Recuento de colonias en agar Plate count
B1 B2 B3 B4 M1 M2 M3 M4 N1 N2
10-1 3 1 2 2 3 2 1 2 3 2
10-2 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0
10-3 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0
10-1 2 3 2 2 2 2 2 1 0 1
10-2 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0
10-3 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0
83
Cuadro 34. Recuento UFC de mesófilos aerobios
B1 B2 B3 B4 M1 M2 M3 M4 N1 N2
10-1 2.5x101 2.0x101 2.0x101 2.0x101 2.5x101 2.0x101 1.5x101 1.5x101 1.5x101 1.5x101
10-2 0.5x102 0.5x102 0 1.0x102 1.0x102 1.0x102 1.0x102 0 0 0
10-3 0 1.5x103 0.5 x103 0 0.5x103 0 0 0 0 0
Debido a que los datos obtenidos en el recuento no son significativos y no alcanzan el rango
determinado para mesófilos aerobios, se descarta la presencia de estos en los productos.
3.5.2 Recuento de coliformes en alimentos
Cuadro 35. Recuento de colonias en caldo Brilla
B1 B2 B3 B4 M1 M2 M3 M4 N1 N2
10-1 - - - - - - - - - -
10-2 - - - - - - - - - -
10-3 - - - - - - - - - -
10-1 - - - - - - - - - -
10-2 - - - - - - - - - -
10-3 - - - - - - - - - -
Debido a que no se presentó producción de gas y turbidez (La producción de gas se ve por el
desplazamiento del medio de la campana de Durham) se descartó la presencia de coliformes.
84
3.5.3 Recuento de Hongos y levaduras
Cuadro 36. Recuento de colonias en agar Ogy.
B1 B2 B3 B4 M1 M2 M3 M4 N1 N2
10-1 - - - - - 1 lev - - - -
10-2 - 1
Moho
- - - - - - - -
10-3 - - - - - - - - - -
10-1 - - 4 lev - - - - - - -
10-2 - - - - - - - - - -
10-3 . - - - - - - - - -
Los hongos y levaduras encontrados en el recuento debido a sus características evidencian
contaminación del ambiente en el momento de realizar la siembra y descartan la presencia de
hongos y levaduras en el producto.
85
4. CONCLUSIONES
• La feijoa tiene un pH que oscila entre 2,7-3,16; sólidos solubles entre 12-16 ºBrix, con un
rendimiento para obtención de pulpa entre 69-83%. El pH presenta variaciones debido a
que el grado de madurez no tiene un punto definido, el proveedor recolecta la fruta entre
verde y pintona en algunas ocasiones madura lo cual genera cambios que no son
demasiado drásticos pero en el momento de la elaboración de los productos son
representativos. Los grados Brix no presentan una variación significativa ya que el pH no
muestra una relación directa. No se realiza una clasificación de la fruta por grado de
madurez ya que esta es muy delicada y el trabajo en la planta piloto de frutas está sujeto a
la disponibilidad frente a otras actividad de la facultad, por esta razón se podría tener la
fruta verde almacenada durante lapsos de ocho días, tiempo en el cual la fruta presenta
una sobremaduración y por consiguiente pardeamiento. Otra razón es el tipo de
industrialización que existe en Colombia ya que las empresas dedicadas a este son
empresas familiares, pequeñas cuyos procesos no son continuos y su producción no
permite por costos realizar la clasificar de la fruta.
• El antioxidante apropiado para controlar el pardeamiento en la pulpa de feijoa es el ácido
ascórbico a una concentración de 0,2% almacenada en temperaturas inferiores a 0ºC,
manteniendo las condiciones de estabilidad para el producto, cuyo empaque sea
hermético.
• El escaldado no es un método adecuado, ocasiona daño térmico a la fruta, acelerando el
pardeamiento donde se ve afectado principalmente el color. Para inactivar la PPO en la
pulpa de feijoa se utilizan altas temperaturas y tiempos cortos de calentamiento, donde el
empaque apropiado es el vidrio, ya que no transfiere sabores ni aromas extraños al
producto. Realizar el tratamiento en la autoclave inactiva las enzimas, destruye
86
microorganismos y esporas garantizando la inocuidad, y calidad del producto,
manteniendo sus características organolépticas.
• La concentración a presión atmosférica, presentó colores pardos, caramelización,
cristalización y textura débil en los productos concentrados, bocadillo y mermelada,
debido a los defectos presentados fue descartado. El procesamiento a presión de vacío alto
fue determinante durante la elaboración de los productos ya que permite conservar y
acentuar las características propias de la fruta, obteniendo un color típico de esta y
manteniendo el sabor característico.
• Para obtener las características de textura ideales de los productos concentrados es
necesario lograr un equilibrio entre la acidez y los sólidos solubles del producto,
realizando un calentamiento previo para facilitar la disolución del azúcar y evitar
cristalización y sinérisis en el producto final.
• Las características para obtener un bocadillo de feijoa deben ser: pH final de 3,75 y ºBrix
75 con una formulación 55:45, mientras que la mermelada debe tener un pH final de 3,35
y ºBrix 65 con una formulación 50:50.
87
5. RECOMENDACIONES
• Para la elaboración de bocadillo se recomienda trabajar con pulpa fresca, ya que el
almacenamiento de esta pulpa en congelación y posterior proceso, presenta un
pardeamiento lento, por el tiempo gastado para su correcta descongelación.
• Es importante que el estudio del pardeamiento continúe con el fin de determinar el
método para inhibir la polifenoloxidasa sin deteriorar las características organolépticas del
producto.
• Se sugiere realizar como extensión del trabajo de grado la optimización proceso para
mejorar los rendimientos del mismo.
• El equipo donde se obtuvieron los productos es didáctico, para mejorar el rendimiento
durante el proceso se recomienda utiliza un equipo que recirculación de agua, cuya bomba
de tanque de condensado esté dimensionado de acuerdo al equipo, cuyas condiciones
faciliten la limpieza del equipo y se realice una descarga de producto sin mayores
pérdidas.
88
BIBLIOGRAFÍA
1. Artículo: Transmisión de calor en alimentos en tanques agitados encamisados (I, III). Revista
Alimentación, Equipos y Tecnología. Noviembre de 1998.
2. BARRETO A, Luz Helena. Elaboración de sufle de feijoa a nivel microempresarial en Santa
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92
ANEXOS
Anexo 1. Caracterización de la pulpa de feijoa
FECHA pH º Brix Rendimiento % 19-Ago 2,73 14,10 78,30
2,74 14,30 2,73 14,20 2,73 14,20
23-Ago 2,82 13,10 83,15 2,81 12,90 2,77 13,00 2,80 13,00
26-Ago 3,16 16,20 83,08 3,15 16,00 3,16 15,90 3,16 15,90
06-Oct 3,10 15,50 69,00 2,98 15,60 3,15 15,40 3,08 15,50
14-Oct 2,75 12,10 74,00 2,76 12,10 2,83 12,10 2,78 12,10
11-Oct 2,90 12,60 75,00 2,88 12,30 2,92 12,60 2,90 12,50
Rendimiento de la pulpa
65,0070,0075,0080,0085,00
01-Ago 21-Ago 10-Sep 30-Sep 20-Oct
Fecha
% R
endi
mie
nto
% de rendimiento de la pulpa de feijoa.
Caracteriz ación de la pulpa
2,60
2,80
3,00
3,20
01-Ago 21-Ago 10-Sep 30-Sep 20-Oct
Fecha
pH
Comparación del pH de la pulpa a través del tiempo
Caracteriz ación de la pulpa
10,0012,0014,0016,0018,00
01-Ago 21-Ago 10-Sep 30-Sep 20-Oct
Fecha
ºBri
x
Caracterización de la pulpa de feijoa, variación de los ºBrix.
C aracterización de la pulpa de fe ijo a
0 ,00
10 ,00
20 ,00
30 ,00
40 ,00
50 ,00
60 ,00
70 ,00
80 ,00
90 ,00
1 1-A go 21 -Ag o 31 -A g o 1 0-Sep 20 -Sep 30 -Sep 1 0-Oct 2 0-Oct
Tiem po
Var
iabl
es
pH
º B rix
Rend imiento %
Caracterización de la pulpa de feijoa, en función del pH, ºBrix, y rendimiento de la pulpa.
Caracterizació n de la pulp a de fe ijoa
0 ,00
5 ,00
10 ,00
15 ,00
20 ,00
11-A go 21-Ago 31-A go 10-Sep 20-S ep 3 0-Sep 10-Oct 20-O ctT iempo
Var
iabl
es
pH
º Bri x
Caracterización de la pulpa de feijoa, variación del pH y ºBrix.
Anexo 3. Diagrama autoclave
Anexo 4. Planos evaporador JJ Industrial. Vista frontal
Anexo 5. Densidad de mermelada
Muestra g/mL Promedio M-1 1,33 1,326
1,32 1,32 1,33 1,33
M-2 1,35 1,346 1,34 1,35 1,35 1,34
M-3 1,33 1,336 1,33 1,34 1,34 1,34
M-4 1,34 1,328 1,32 1,32 1,32 1,34
Densidad de pulpa
Muestra g/mL Promedio
P-1 0,8 0,792 0,79 0,78 0,8 0,79
P-2 0,82 0,82 0,81 0,83 0,82 0,82
P-3 0,83 0,826 0,8 0,83 0,84 0,83
Densidad de bocadillo
Muestra g/mL Promedio
B-1 1,36 1,346 1,35 1,34 1,33 1,35
B-2 1,39 1,392 1,4 1,4 1,39 1,38
B-3 1,5 1,49 1,49 1,48 1,5 1,48
B-4 1,33 1,34 1,35 1,33 1,34 1,35
Densidad de la mezcla
Muestra g/mL Promedio
Mz-1 1,13 1,136 1,14 1,13 1,15 1,13
Mz-2 1,18 1,168 1,17 1,13 1,18 1,18
Mz-3 1,15 1,148 1,15 1,15 1,14 1,15
Anexo 6. Penetrometría del bocadillo
Muestra kg fuerza Promedio
B-1 0,6 0,68 0,7 0,6 0,8 0,6
0,7 0,7 0,8 0,6 0,7
B-2 0,7 0,76 0,8 0,8 0,8 0,7
0,8 0,7 0,8 0,8 0,7
B-3 0,9 0,88 0,8 0,9 0,9 0,9
0,9 0,9 0,8 0,9 0,9
B-4 0,7 0,65 0,6 0,7 0,7 0,6
0,6 0,6 0,6 0,7 0,7
Anexo 7. Viscosidad de la mermelada
Muestra Husillo RPM Viscosidad % Fondo Temperatura Cp escala ºC
M-1 R6 2 60.500 12,10 35 R6 2,5 52.100 13,00 35 R6 3 49.300 14,80 35 R6 4 42.900 17,10 35 R6 5 35.900 17,90 35 R6 6 32.300 19,10 35 R6 10 25.100 25,10 35 R6 12 22.100 26,70 35 R6 20 16.700 33,40 35 R6 30 12.800 38,40 35 R6 50 9.800 49,00 35 R6 60 9.000 54,00 35 R6 100 7.000 70,70 35
M-2 R6 2 60.500 12,20 34 R6 2,5 52.100 13,20 34 R6 3 49.300 15,10 34 R6 4 42.900 17,40 34 R6 5 35.900 18,20 34 R6 6 32.300 19,40 34 R6 10 25.100 25,60 34 R6 12 22.100 27,20 34 R6 20 16.700 34,00 34 R6 30 12.800 39,10 34 R6 50 9.800 49,90 34 R6 60 9.000 55,00 34 R6 100 7.000 72,10 34
M-3 R6 2 60.500 12,10 35 R6 2,5 52.100 13,10 35 R6 3 49.300 14,90 35 R6 4 42.900 16,90 35 R6 5 35.900 18,10 35 R6 6 32.300 19,20 35 R6 10 25.100 25,60 35 R6 12 22.100 27,20 35 R6 20 16.700 33,90 35 R6 30 12.800 38,90 35 R6 50 9.800 49,60 35 R6 60 9.000 55,00 35 R6 100 7.000 72,10 35
M-4 R6 2 60.500 12,00 33 R6 2,5 52.100 12,90 33 R6 3 49.300 13,90 33 R6 4 42.900 17,00 33 R6 5 35.900 17,80 33 R6 6 32.300 18,90 33 R6 10 25.100 25,00 33 R6 12 22.100 26,50 33 R6 20 16.700 33,00 33 R6 30 12.800 38,30 33 R6 50 9.800 48,50 33 R6 60 9.000 53,50 33 R6 100 7.000 70,50 33
Anexo 8. Viscosidad del bocadillo
RPM Viscosidad % Fondo TemperaturaMuestra Husillo Cp escala ºC
B-1 R6 2 41.500 7,40 38 R6 2,5 34.700 8,50 38 R6 3 30.800 9,10 38 R6 4 25.600 10,10 38 R6 5 21.600 10,70 38 R6 6 18.900 11,20 38 R6 10 14.500 14,40 38 R6 12 12.200 14,40 38 R6 20 8.500 16,90 38 R6 30 6.900 20,60 38 R6 50 5.400 26,70 38 R6 60 4.700 27,90 38 R6 100 3.700 36,60 38
B-2 R6 2 41.500 7,50 40 R6 2,5 34.700 8,60 40 R6 3 30.800 9,20 40 R6 4 25.600 10,20 40 R6 5 21.600 10,80 40 R6 6 18.900 11,30 40 R6 10 14.500 14,50 40 R6 12 12.200 14,50 40 R6 20 8.500 17,10 40 R6 30 6.900 20,8 40 R6 50 5.400 27,00 40 R6 60 4.700 28,20 40 R6 100 3.700 37,00 40
B-3 R6 2 41.500 7,80 37 R6 2,5 34.700 8,90 37 R6 3 30.800 9,50 37 R6 4 25.600 10,60 37 R6 5 21.600 11,20 37 R6 6 18.900 11,70 37 R6 10 14.500 15,00 37 R6 12 12.200 15,00 37 R6 20 8.500 17,70 37 R6 30 6.900 21,50 37 R6 50 5.400 27,90 37 R6 60 4.700 29,20 37 R6 100 3.700 38,30 37
B-4 R6 2 41.500 7,60 38 R6 2,5 34.700 8,70 38 R6 3 30.800 9,30 38 R6 4 25.600 10,30 38 R6 5 21.600 10,90 38 R6 6 18.900 11,40 38 R6 10 14.500 14,60 38 R6 12 12.200 14,60 38 R6 20 8.500 17,30 38 R6 30 6.900 21,00 38 R6 50 5.400 27,30 38 R6 60 4.700 28,50 38 R6 100 3.700 37,40 38
Anexo 9. Representación gráfica de conducción transitoria.
Anexo 10. Control de pardeamiento para la pulpa de feijoa.
Adición antioxidantes SEGUIMIENTO
Muestra Ácido cítrico Ácido
ascórbico RefrigeraciónCongelación Medio amb. RefrigeraciónCongelación Medio amb. RefrigeraciónCongelación Medio amb.
% % Día 3 Día 3 Día 3 Día 7 Día 7 Día 7 Día 10 Día 10 Día 10 a 0,1 0 20% 0% 80% 100% 0% 100% 100% 0% 100% b 0,2 0 20% 0% 80% 95% 0% 100% 100% 0% 100% c 0,3 0 20% 1% 70% 95% 1% 100% 100% 1% 100% d 0,7 0 25% 0% 90% 95% 0% 100% 100% 0% 100% e 0 0,1 10% 0% 40% 90% 0% 100% 100% 0% 100% f 0 0,2 0% 0% 5% 40% 0% 100% 70% 0% 100% g 0 0,4 0% 0% 0% 3% 0% 100% 30% 0% 100% h 0,1 0,1 10% 0% 30% 90% 0% 100% 100% 0% 100% i 0,1 0,2 0% 0% 10% 60% 0% 100% 90% 0% 100% j 0,1 0,4 0% 0% 5% 15% 0% 100% 20% 0% 100% k 0,2 0,1 0% 0% 5% 10% 0% 100% 25% 0% 100% l 0,2 0,2 0% 0% 2% 5% 0% 100% 15% 0% 100%
m 0,2 0,4 0% 0% 10% 10% 0% 100% 20% 0% 100% n 0,3 0,1 0% 0% 10% 30% 0% 100% 70% 0% 100% o 0,3 0,2 5% 0% 20% 100% 0% 100% 100% 0% 100% p 0,3 0,4 0% 0% 5% 15% 0% 100% 25% 0% 100% q 0,7 0,1 15% 0% 20% 100% 0% 100% 100% 0% 100% r 0,7 0,2 1% 0% 10% 100% 0% 100% 100% 0% 100% s 0,7 0,4 0% 0% 10% 50% 0% 100% 70% 0% 100%
Los porcentajes presentados se estimaron teniendo en cuenta que las muestras evaluadas no presentan pardeamiento uniforme, si no que empieza a presentar pardeamiento en la parte inferior y así a través del tiempo el pardeamiento involucra todo la pulpa. Por ejemplo el 10% (nivel de pardeamiento) de una muestra indica que la bolsa de 150 g solo esta pardeada en un 10% y el otro noventa aun conserva el color original de la pulpa de feijoa.
Anexo 11. Número más probable
NUMERO MAS PROBABLE (NMP) DE BACTERIAS SEMBRANDO TRES TUBOS POR CADA DILUCIÓN
No de tubos positivos en cada dilución NMP/g
Diluciones 10 1 102 103
0 0 0 <3 0 0 1 3 0 1 0 3 1 0 0 4 1 0 1 7 1 1 0 7 1 1 1 11 1 2 0 11 2 0 0 9 2 0 1 14 2 1 0 15 2 1 1 20 2 2 0 21 2 2 1 28 3 0 0 23 3 0 1 39 3 0 2 64 3 1 0 43 3 1 1 75 3 1 2 120 3 2 0 93 3 2 1 150 3 2 2 210 3 3 0 240 3 3 1 480 3 3 2 1100 3 3 3 >2400
Anexo 13. Proceso de concentración de bocadillo
Muestra t T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) P (InHg) P (InHg) P (Psi) P (Psi) ºBrix PULPA Promedio min. Camisa Tanque Torre Producto vacio max vacio min Caldera Camisa 1 2 3 Prom. pH ºBrix pH ºBrix
B-1 0 94 32 20 53 19 13 75 15 49 48 49 49 3,1 12,1 10 95 38 24 60 18 14 78 15 55 55 55 55 3,0 12,3 20 95 37 28 57 19 14 78 15 60 61 60 60 2,8 12,1 30 96 34 31 65 19 14 78 15 65 64 65 65 3,0 12,3 3,0 12,2
B-2 0 95 34 19 52 19 13 70 15 58 58 58 58 3,0 13,1 10 95 35 21 57 19 10 75 15 60 60 61 60 2,9 12,9 20 106 40 24 48 19 15 80 15 64 65 65 65 3,0 13,0 3,0 13,0
B-3 0 96 35 20 54 19 13 80 15 55 55 56 55 2,9 12,0 10 99 36 25 40 19 13 75 15 57 58 58 58 3,0 12,1 20 106 40 23 38 19 14 65 15 68 68 68 68 3,0 12,1 3,0 12,1
B-4 0 93 31 19 53 19 13 75 15 48 49 48 48 3,2 13,3 10 99 37 22 48 19 14 80 15 57 57 56 57 3,2 13,3 20 103 39 25 50 19 14 79 15 66 65 65 65 3,2 13,1 3,2 13,2
Anexo 14. Proceso de concentración de mermelada
Muestra t T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) P (InHg) P (InHg) P (Psi) P (Psi) ºBrix PULPA Promedio min. Camisa Tanque Torre Producto vacio max vacio min Caldera Camisa 1 2 3 Prom. pH ºBrix pH ºBrix
M-1 0 92 28 18 54 19 13 80 15 51 51 51 51 10 87 36 20 55 19 13 75 15 54 53 53 53 20 95 35 25 56 19 13 78 15 62 62 61 62 2,70 15 30 99 36 24 59 20 14 78 15 68 67 68 68 2,80 14 40 102 35 26 67 19 13 78 15 73 73 72 73 2,70 14 2,73 14
M-2 0 93 32 20 53 19 13 80 15 51 53 52 52 10 90 32 22 54 19 14 80 15 55 56 55 55 20 93 30 25 50 19 14 80 15 61 61 61 61 2,90 14 30 95 26 26 48 19 13 80 15 68 67 69 68 3,00 14 40 97 27 28 54 19 13 80 15 73 73 72 73 2,90 14 2,93 14
M-3 0 96 35 21 52 20 13 78 15 51 51 51 51 10 95 34 25 50 20 13 80 15 59 57 58 58 20 98 33 24 52 19 13 75 15 64 65 64 64 30 95 33 26 48 19 13 78 15 68 68 69 68 2,80 13 40 98 34 28 52 19 14 78 15 73 72 72 72 2,80 14 50 95 36 29 54 19 14 78 15 74 74 74 74 2,90 13 2,83 13
M-4 0 95 20 20 55 19 13 80 15 50 51 50 50 10 87 31 25 50 19 14 75 15 53 53 53 53 2,90 13 20 90 34 28 50 19 13 78 15 70 68 70 69 3,00 13 30 95 32 29 45 19 13 78 15 73 74 74 74 3,00 13 2,97 13
Anexo 15. Análisis estadístico para el bocadillo
Summary Table of Means (feijoabo.sta) Smallest N for any variable: 12 TIEMPO TIEMPO TIEMPO TIEMPO TIEMPO TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:1 20 5 100 15,8113883 250 59,966 5 299,83 4,66513451 21,76348G_2:2 20 5 100 15,8113883 250 52,986 5 264,93 3,47116407 12,04898G_3:3 25 6 150 18,7082869 350 53,5 6 321 5,99166087 35,9G_4:4 15 4 60 12,9099445 166,666667 52,5 4 210 8,66025404 75All Grps 20,5 20 410 15,3811231 236,578947 54,788 20 1095,76 6,15987748 37,9440905
BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX3 Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean G_1:1 61,6 5 308 9,23579991 85,3 61,2 5 306 9,28439551 86,2 61G_2:2 61,6 5 308 9,04433524 81,8 62 5 310 8,1240384 66 61,8G_3:3 64,8333333 6 389 8,79583235 77,3666667 64,5 6 387 8,91627725 79,5 64,6666667G_4:4 61,5 4 246 11,6761866 136,333333 61,5 4 246 11,2694277 127 61,75All Grps 62,55 20 1251 8,91170136 79,4184211 62,45 20 1249 8,6601021 74,9973684 62,45
BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX3 PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA BRIX_PUL BRIX_PUL N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N G_1:1 5 305 9,13783344 83,5 2,73333333 3 8,2 0,05773503 0,00333333 14,3333333 3G_2:2 5 309 8,64291617 74,7 2,93333333 3 8,8 0,05773503 0,00333333 14 3G_3:3 6 388 8,84684501 78,2666667 2,83333333 3 8,5 0,05773503 0,00333333 13,3333333 3G_4:4 4 247 12,0104121 144,25 2,96666667 3 8,9 0,05773503 0,00333333 13 3All Grps 20 1249 8,88804638 78,9973684 2,86666667 12 34,4 0,10730867 0,01151515 13,6666667 12
BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL Sum Std.Dv. Variance G_1:1 43 0,57735027 0,33333333G_2:2 42 0 0G_3:3 40 0,57735027 0,33333333G_4:4 39 0 0All Grps 164 0,65133895 0,42424242 Analysis of Variance (feijoabo.sta) Marked effects are significant at p < .05000 SS df MS SS df MS Effect Effect Effect Error Error Error F p TIEMPO 245 3 81,6666667 4250 16 265,625 0,30745098 0,81964889TEMPERAT 181,18788 3 60,39596 539,74984 16 33,734365 1,79033932 0,18953556BRIX1 44,7166667 3 14,9055556 1464,23333 16 91,5145833 0,16287629 0,91978246BRIX2 37,65 3 12,55 1387,3 16 86,70625 0,14474158 0,93155119BRIX3 44,0666667 3 14,6888889 1456,88333 16 91,0552083 0,16131849 0,92080577PH_PULPA 0,1 3 0,03333333 0,02666667 8 0,00333333 10 0,00440745BRIX_PUL 3,33333333 3 1,11111111 1,33333333 8 0,16666667 6,66666667 0,01439737 Duncan test; Variable: PH_PULPA (feijoabo.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=2.7333 M=2.9333 M=2.8333 M=2.9667 G_1:1 {1} 0,00360479 0,06685527 0,00168439G_2:2 {2} 0,00360479 0,06685527 0,49975452G_3:3 {3} 0,06685527 0,06685527 0,02649891G_4:4 {4} 0,00168439 0,49975452 0,02649891
Duncan test; Variable: BRIX_PUL (feijoabo.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=14.333 M=14.000 M=13.333 M=13.000 G_1:1 {1} 0,34677796 0,02055897 0,0056244G_2:2 {2} 0,34677796 0,08067178 0,02055897G_3:3 {3} 0,02055897 0,08067178 0,34677796G_4:4 {4} 0,0056244 0,02055897 0,34677796
Análisis de datos con relación al tiempo Summary Table of Means (feijoabo.sta) Smallest N for any variable: 12 TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT BRIX BRIX BRIX BRIX BRIX Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:0 62,1425 4 248,57 3,73939723 13,9830917 51,0833333 12 613 0,79296146 0,62878788G_2:10 52,375 4 209,5 2,75 7,5625 54,9166667 12 659 2,1514618 4,62878788G_3:20 52,175 4 208,7 3,1605643 9,98916667 64,0833333 12 769 3,47610894 12,0833333G_4:30 50,3725 4 201,49 6,42342263 41,2603583 69,4166667 12 833 2,64431924 6,99242424G_5:40 57,8333333 3 173,5 8,03637563 64,5833333 72,5555556 9 653 0,52704628 0,27777778G_6:50 54 1 54 0 0 74 3 222 0 0All Grps 54,788 20 1095,76 6,15987748 37,9440905 62,4833333 60 3749 8,67001782 75,169209 PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:0 0 0 0 0 0 0 0 0G_2:10 2,9 1 2,9 0 0 13 1 13 0 0G_3:20 2,86666667 3 8,6 0,15275252 0,02333333 14 3 42 1 1G_4:30 2,9 4 11,6 0,11547005 0,01333333 13,5 4 54 0,57735027 0,33333333G_5:40 2,8 3 8,4 0,1 0,01 14 3 42 0 0G_6:50 2,9 1 2,9 0 0 13 1 13 0 0All Grps 2,86666667 12 34,4 0,10730867 0,01151515 13,6666667 12 164 0,65133895 0,42424242 Analysis of Variance (feijoabo.sta) Marked effects are significant at p < .05000 SS df MS SS df MS Effect Effect Effect Error Error Error F p TEMPERAT 373,385703 5 74,6771407 347,552017 14 24,825144 3,00812517 0,04751607BRIX 4165,09444 5 833,018889 269,888889 54 4,99794239 166,672367 0PH_PULPA 0,02 4 0,005 0,10666667 7 0,0152381 0,328125 0,85084559BRIX_PUL 1,66666667 4 0,41666667 3 7 0,42857143 0,97222222 0,47927322
Tukey HSD test; Variable: BRIX (feijoabo.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} {5} {6} M=51.083 M=54.917 M=64.083 M=69.417 M=72.556 M=74.000 G_1:0 {1} 0,00145312 0,00013818 0,00013818 0,00013818 0,00013818G_2:10 {2} 0,00145312 0,00013818 0,00013818 0,00013818 0,00013818G_3:20 {3} 0,00013818 0,00013818 0,000141 0,00013818 0,00013821G_4:30 {4} 0,00013818 0,00013818 0,000141 0,02772724 0,02832086G_5:40 {5} 0,00013818 0,00013818 0,00013818 0,02772724 0,92572481G_6:50 {6} 0,00013818 0,00013818 0,00013821 0,02832086 0,92572481 Duncan test; Variable: TEMPERAT (feijoabo.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} {5} {6} M=62.143 M=52.375 M=52.175 M=50.373 M=57.833 M=54.000 G_1:0 {1} 0,05830734 0,05785268 0,03012758 0,34354776 0,0994919G_2:10 {2} 0,05830734 0,96445995 0,67251258 0,25787583 0,71718731G_3:20 {3} 0,05785268 0,96445995 0,68800675 0,25414603 0,69997333G_4:30 {4} 0,03012758 0,67251258 0,68800675 0,14509641 0,45889493G_5:40 {5} 0,34354776 0,25787583 0,25414603 0,14509641 0,39791174G_6:50 {6} 0,0994919 0,71718731 0,69997333 0,45889493 0,39791174
Anexo 16. Análisis estadístico para la mermelada Summary Table of Means (feijoa.sta)N=13 (No missing data in dep. var. list) TIEMPO TIEMPO TIEMPO TIEMPO TIEMPO TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:1 15,00 4,00 60,00 12,91 166,67 53,75 4,00 215,00 7,68 58,92 G_2:2 10,00 3,00 30,00 10,00 100,00 56,00 3,00 168,00 7,55 57,00 G_3:3 10,00 3,00 30,00 10,00 100,00 47,67 3,00 143,00 15,04 226,33 G_4:4 10,00 3,00 30,00 10,00 100,00 54,33 3,00 163,00 9,29 86,33 All Grps 11,54 13,00 150,00 9,87 97,44 53,00 13,00 689,00 9,29 86,33 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX3 Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:1 57,25 4,00 229,00 6,85 46,92 57,00 4,00 228,00 7,07 50,00 57,25 4,00 229,00 6,85 46,92 G_2:2 60,67 3,00 182,00 3,06 9,33 61,00 3,00 183,00 3,61 13,00 61,33 3,00 184,00 3,51 12,33 G_3:3 60,00 3,00 180,00 7,00 49,00 60,33 3,00 181,00 6,81 46,33 60,67 3,00 182,00 6,43 41,33 G_4:4 57,00 3,00 171,00 9,00 81,00 57,00 3,00 171,00 8,00 64,00 56,33 3,00 169,00 8,50 72,33 All Grps 58,62 13,00 762,00 6,14 37,76 58,69 13,00 763,00 6,06 36,73 58,77 13,00 764,00 6,13 37,53 PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA PH_PULPA BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:1 2,98 4,00 11,90 0,13 0,02 12,20 4,00 48,80 0,12 0,01 G_2:2 2,95 3,00 8,85 0,05 0,00 13,00 3,00 39,00 0,10 0,01 G_3:3 2,95 3,00 8,85 0,05 0,00 12,07 3,00 36,20 0,06 0,00 G_4:4 3,18 3,00 9,55 0,03 0,00 13,23 3,00 39,70 0,12 0,01 All Grps 3,01 13,00 39,15 0,12 0,01 12,59 13,00 163,70 0,52 0,27
Analysis of Variance (feijoa.sta) Marked effects are significant at p < .05000 SS df MS SS Df MS Effect Effect Effect Error Error Error F p TIEMPO 69,23 3,00 23,08 1.100,00 9,00 122,22 0,19 0,90 TEMPERAT 119,92 3,00 39,97 916,08 9,00 101,79 0,39 0,76 BRIX1 33,66 3,00 11,22 419,42 9,00 46,60 0,24 0,87 BRIX2 44,10 3,00 14,70 396,67 9,00 44,07 0,33 0,80 BRIX3 57,56 3,00 19,19 392,75 9,00 43,64 0,44 0,73 PH_PULPA 0,12 3,00 0,04 0,06 9,00 0,01 5,91 0,02 BRIX_PUL 3,18 3,00 1,06 0,09 9,00 0,01 102,08 0,00 Duncan test; Variable: PH_PULPA (feijoa.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=2.9750 M=2.9500 M=2.9500 M=3.1833 G_1:1 {1} 0,72 0,71 0,01 G_2:2 {2} 0,72 1,00 0,01 G_3:3 {3} 0,71 1,00 0,01 G_4:4 {4} 0,01 0,01 0,01 Duncan test; Variable: BRIX_PUL (feijoa.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=12.200 M=13.000 M=12.067 M=13.233 G_1:1 {1} 0,00 0,13 0,00 G_2:2 {2} 0,00 0,00 0,02 G_3:3 {3} 0,13 0,00 0,00 G_4:4 {4} 0,00 0,02 0,00
Análisis de datos con relación al tiempo Summary Table of Means (feijoa.sta) Smallest N for any variable: 13 TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT TEMPERAT BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 BRIX1 Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:0 64,50 4,00 258,00 1,00 1,00 52,50 4,00 210,00 4,80 23,00 G_2:10 49,25 4,00 197,00 7,18 51,58 57,25 4,00 229,00 2,06 4,25 G_3:20 46,00 4,00 184,00 5,42 29,33 64,50 4,00 258,00 3,42 11,67 G_4:30 50,00 1,00 50,00 - - 65,00 1,00 65,00 - - All Grps 53,00 13,00 689,00 9,29 86,33 58,62 13,00 762,00 6,14 37,76 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX2 BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX3 BRIX BRIX BRIX BRIX BRIX Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:0 52,50 4,00 210,00 4,80 23,00 52,75 4,00 211,00 4,99 24,92 52,58 12,00 631,00 4,40 19,36 G_2:10 57,50 4,00 230,00 2,08 4,33 57,50 4,00 230,00 2,65 7,00 57,42 12,00 689,00 2,07 4,27 G_3:20 64,75 4,00 259,00 2,87 8,25 64,50 4,00 258,00 3,32 11,00 64,58 12,00 775,00 2,91 8,45 G_4:30 64,00 1,00 64,00 - - 65,00 1,00 65,00 - - 64,67 3,00 194,00 0,58 0,33 All Grps 58,69 13,00 763,00 6,06 36,73 58,77 13,00 764,00 6,13 37,53 58,69 39,00 2289,00 5,95 35,38
PH_PULPA
PH_PULPA
PH_PULPA
PH_PULPA
PH_PULPA BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL BRIX_PUL
Mean N Sum Std.Dv. Variance Mean N Sum Std.Dv. Variance G_1:0 3,03 4,00 12,10 0,12 0,01 12,63 4,00 50,50 0,67 0,45 G_2:10 3,03 4,00 12,10 0,13 0,02 12,65 4,00 50,60 0,55 0,30 G_3:20 2,99 4,00 11,95 0,17 0,03 12,58 4,00 50,30 0,55 0,30 G_4:30 3,00 1,00 3,00 - - 12,30 1,00 12,30 - - All Grps 3,01 13,00 39,15 0,12 0,01 12,59 13,00 163,70 0,52 0,27
Analysis of Variance (feijoa.sta) Marked effects are significant at p < .05000 SS df MS SS Df MS Effect Effect Effect Error Error Error F p TEMPERAT 790,25 3,00 263,42 245,75 9,00 27,31 9,65 0,00 BRIX1 336,33 3,00 112,11 116,75 9,00 12,97 8,64 0,01 BRIX2 334,02 3,00 111,34 106,75 9,00 11,86 9,39 0,00 BRIX3 321,56 3,00 107,19 128,75 9,00 14,31 7,49 0,01 BRIX 990,89 3,00 330,30 353,42 35,00 10,10 32,71 0,00 PH_PULPA 0,00 3,00 0,00 0,17 9,00 0,02 0,07 0,98 BRIX_PUL 0,10 3,00 0,03 3,17 9,00 0,35 0,10 0,96 Duncan test; Variable: TEMPERAT (feijoa.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=64.500 M=49.250 M=46.000 M=50.000 G_1:0 {1} 0,02 0,01 0,02 G_2:10 {2} 0,02 0,52 0,88 G_3:20 {3} 0,01 0,52 0,45 G_4:30 {4} 0,02 0,88 0,45 Tukey HSD test; Variable: BRIX (feijoa.sta) Marked differences are significant at p < .05000 {1} {2} {3} {4} M=52.583 M=57.417 M=64.583 M=64.667 G_1:0 {1} 0,00 0,00 0,00 G_2:10 {2} 0,00 0,00 0,01 G_3:20 {3} 0,00 0,00 1,00 G_4:30 {4} 0,00 0,01 1,00
Anexo 17. Variables experimentales y teóricas del bocadillo
BALANCE DE MATERIA
SÍMBOLO BOCADILLO 1 BOCADILLO 2 BOCADILLO 3 BOCADILLO 4
Pulpa 0,55 0,55 0,55 0,55 % Pulpa para el proceso
Azúcar 0,45 0,45 0,45 0,45 % Azúcar para el proceso
F (kg) 38,175 37,300 38,540 39,300 Feijoa
P (kg) 25,980 25,500 26,100 27,200 Pulpa de feijoa
ºBi 13,400 13,400 14,000 13,000 ºBrix de la pulpa
pHi 2,800 2,850 2,750 2,870 pH de la pulpa
B (kg) 21,675 22,840 21,141 22,848 Producto final obtenido
ºBf 75,000 75,000 75,000 75,000 ºBrix del producto
PHf 3,750 3,750 3,750 3,750 pH del producto
Ml 10,700 10,500 10,850 10,320 Citrato gastado para subir el pH a 100 g de pulpa
Ci (kg) 0,556 0,536 0,566 0,561 Citrato adicionado a la pulpa
Ac (kg) 0,520 0,510 0,522 0,544 Acido ascórbico adicionado a la pulpa
Pf (kg) 0,130 0,128 0,131 0,136 Pectina que aporta la fruta
Pn (kg) 0,217 0,213 0,218 0,227 Pectina necesaria para la gelificación
Pa (kg) 0,087 0,085 0,087 0,091 Pectina adicionada en el proceso
Af (kg) 3,481 3,417 3,654 3,536 Azúcar que aporta la fruta
An (kg) 25,980 25,500 26,100 27,200 Azúcar necesaria para el proceso
Aa (kg) 22,499 22,083 22,446 23,664 Azúcar adicionada en el proceso
Total 49,641 48,714 49,721 52,060 Total ingredientes adicionados al proceso
Rpp (%) 68,06% 68,36% 67,72% 69,21% Rendimiento de la pulpa con respecto al a fruta
Rpr (%) 43,66% 46,89% 42,52% 43,89% Rendimiento del proceso (producto con respecto al peso inicial)
SÍMBOLO BOCADILLO 1 BOCADILLO 2 BOCADILLO 3 BOCADILLO 4
F (kg) 38,175 37,300 38,540 39,300 Feijoa
I (kg) 0,890 0,750 0,985 1,230 Impurezas
D (kg) 37,285 36,550 37,555 38,070 Feijoa a despulpar
S (kg) 11,305 11,050 11,455 10,870 Desperdicio
P (kg) 25,980 25,500 26,100 27,200 Pulpa de feijoa
Xsp 0,134 0,134 0,140 0,130 Sólidos solubles de la pulpa
A (kg) 22,499 22,083 22,446 23,664 Azúcar
V (kg) 13,839 13,583 13,746 14,597 Agua evaporada
M (kg) 21,675 22,840 21,141 22,848 Producto final
C (kg) 12,965 11,160 13,659 13,419 Pérdidas en la descarga
R (kg) 34,640 34,000 34,800 36,267 Producto real
Xsp 0,750 0,750 0,750 0,750 Sólidos solubles del producto
DIMENSIONES DEL EVAPORADOR
Di 0,510 0,510 0,510 0,510 Diámetro interior
Do 0,560 0,560 0,560 0,560 Diámetro exterior
De 0,090 0,090 0,090 0,090 Diámetro equivalente
Dt 0,520 0,520 0,520 0,520 Diámetro del tanque
Da 0,430 0,430 0,430 0,430 Diámetro del agitador
L 0,260 0,260 0,260 0,260 Longitud de la camisa
R 0,260 0,260 0,260 0,260 Radio del tanque
BALANCE DE ENERGÍA
SÍMBOLO BOCADILLO 1 BOCADILLO 2 BOCADILLO 3 BOCADILLO 4
Xp 0,500 0,500 0,500 0,500 Fracción de la pulpa en la mezcla
Xa 0,500 0,500 0,500 0,500 Fracción del azúcar en la mezcla
Cpp (KJ/kg ºC) 3.733,440 3.733,440 3.733,440 3.733,440 Calor específico de la pulpa (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpa (KJ/kg ºC) 1.636,120 1.636,120 1.636,120 1.636,120 Calor específico del azúcar (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpm (KJ/kg ºC) 2.684,780 2.684,780 2.684,780 2.684,780 Calor específico de la mezcla (dato obtenido a partir de fórmula) T=53ºC
Cpp (KJ/kg ºC) 2.800,000 2.800,000 2.800,000 2.800,000 Calor específico del producto (dato obtenido a partir del programa UPV) T=65ºC
T f (ºC) 53,00 52,00 54,00 53,50 Temperatura de alimentación del líquido diluido
T l (ºC) 65,00 65,00 65,00 65,00 Temperatura de ebullición mantenida dentro de la cámara del evaporador
Ti (ºC) - - - - Temperatura inicial
Ts (ºC) 94,00 95,00 96,00 93,00 Temperatura del vapor
mm (kg) 48,479 47,583 48,546 50,864 Masa de la mezcla líquida diluída (pulpa más azúcar)
hm (KJ/kg) 142,293 139,609 144,978 143,636 Entalpía de la mezcla a T f
hvs (KJ/kg) 2.273,40 2.270,20 2.268,90 2.279,20 Entalpía del vapor saturado en función a Ts
mv (kg) 13,839 13,583 13,746 14,597 Masa del agua evaporada
hv1 (KJ/kg) 2.346,20 2.346,20 2.346,20 2.346,20 Entalpía del vapor saturado a T1
mp (kg) 34,640 34,000 34,800 36,267 Masa del producto
hp (KJ/kg) 182,000 182,000 182,000 182,000 Entalpía del producto concentrado a T f
hc (KJ/kg) 393,750 355,900 355,900 355,900 Entalpía del condensado a Ts
ECONOMÍA DE VAPOR
ms (kg) 16,958 16,410 16,491 17,440 Masa del vapor
Ev 0,816 0,828 0,834 0,837 Economía del vapor
NÚMEROS ADIMENSIONALES SÍMBOLO BOCADILLO 1 BOCADILLO 2 BOCADILLO 3 BOCADILLO 4
RPM 13,020 13,020 13,020 13,020 Velocidad de agitación aspas
RPS 1,360 1,360 1,360 1,360 Velocidad de agitación aspas
ρ (kg/m3) 1.238,470 1.230,000 1.215,500 1.226,800 Densidad producto mezcla
µ (kg/m s) 2,850 2,863 2,810 2,815 Viscosidad producto mezcla
D 0,430 0,430 0,430 0,430 Diámetro del agitador
Re 109,274 108,034 108,774 109,590 Número de Reynolds
Cpp (kJ/kg ºC) 2.800,000 2.800,000 2.800,000 2.800,000 Calor específico de la mezcla
µp (k/m s) 2,850 2,863 2,810 2,815 Viscosidad de la mezcla
Kp (J/m s ºC) 0,480 0,480 0,480 0,480 Conductividad térmica de la mezcla a 53ºC
Pr 16.625,000
16.700,833
16.391,667
16.420,833 Número de Prandlt
a 1,000 1,000 1,000 1,000 Constante
b 0,500 0,500 0,500 0,500 Constante
m 0,333 0,333 0,333 0,333 Constante
µ/µw 1,000 1,000 1,000 1,000 Viscosidad absoluta sobre viscosidad cinemática
Nuu 266,796 265,680 264,933 266,083 Número de Nuselt
TRANSFERENCIA DE CALOR
SÍMBOLO BOCADILLO 1 BOCADILLO 2 BOCADILLO 3 BOCADILLO 4
k (W/mºC) 0,421 0,421 0,421 0,421 Conductividad térmica del acero
hi (W/m2 ºC) 216,002 215,099 214,494 215,425 Coeficiente interno de transmisión de calor
he (w/m2 ºC) 5.008,881 5.132,328 4.961,139 5.099,996 Coeficiente externo de transmisión de calor
C 0,815 0,815 0,815 0,815 Coeficiente geométrico de la esfera
g (m/s2) 9,800 9,800 9,800 9,800 Gravedad
ρw (kg/m3) 961,500 961,500 961,500 961,500 Densidad del vapor a Tv
hfg (J/kg) 2.273.000,000 2.269.000,000 2.275.450,000 2.279.300,000 Entalpía del vapor a Tv
kW (I/m ºC) 0,677 0,677 0,677 0,677 Conductividad térmica del vapor
µw 0,000 0,000 0,000 0,000 Viscosidad del producto
U (W/m2 ºC 111,162 110,981 110,737 111,053 Coeficiente global de transferencia de calor
X(m) 0,002 0,002 0,002 0,002 Espesor de la pared
Km (W/m ºC) 16,260 16,260 16,260 16,260 Conductividad térmica del acero
Ar (m2) 0,418 0,418 0,418 0,418 Área
θ (min.) 16,185 16,543 14,269 16,891 Tiempo en estado no estacionario
CONDENSADOR
hs (kJ/kg) 2.273,40 2.270,20 2.268,90 2.279,20 Entalpía del vapor a Ts
Cp (kJ/kg ºC) 4,18 4,18 4,18 4,18 Calor específico del agua en el condensador
T2 (ºC) 32,00 34,00 35,00 31,00 Temperatura del agua de salida en el condensador (promedio del condensador)
T1 (ºC) 20,00 19,00 20,00 19,00 Temperatura del agua de entrada en el condensador (enfriamiento en el condensador)
mw (kg) 589,707 460,546 464,871 624,938 Cantidad de agua gastada para disminuir la temperatura del vapor
Anexo 18. Variables experimentales y teóricas de la mermelada
BALANCE DE MATERIA
SÍMBOLO MERMELADA 1 MERMELADA 2 MERMELADA 3 MERMELADA 4
Pulpa 0,50 0,50 0,50 0,50 % Pulpa para el proceso
Azúcar 0,50 0,50 0,50 0,50 % Azúcar para el proceso
F (kg) 32,350 31,400 32,900 33,500 Feijoa
P (kg) 22,000 21,700 22,350 23,000 Pulpa de feijoa
ºBi 12,500 12,800 13,300 13,100 ºBrix de la pulpa
pHi 2,900 2,960 2,900 2,920 pH de la pulpa
B (kg) 19,580 19,205 19,780 20,355 Producto final obtenido
ºBf 65,000 65,000 65,000 65,000 ºBrix del producto
pHf 3,350 3,350 3,350 3,350 pH del producto
mL 9,800 9,400 9,850 9,700 Citrato gastado para subir el pH a 100 g de pulpa
Ci (kg) 0,431 0,408 0,440 0,446 Citrato adicionado a la pulpa
Ac (kg) 0,440 0,434 0,447 0,460 Acido ascórbico adicionado a la pulpa
Pf (kg) 0,110 0,109 0,112 0,115 Pectina que aporta la fruta
Pn (kg) 0,183 0,181 0,186 0,192 Pectina necesaria para la gelificación
Pa (kg) 0,073 0,072 0,075 0,077 Pectina adicionada en el proceso
Af (kg) 2,750 2,778 2,973 3,013 Azúcar que aporta la fruta
An (kg) 22 21,700 22,350 23 Azúcar necesaria para el proceso
Aa (kg) 19,250 18,92 19,37 19,98 Azúcar adicionada en el proceso
Total 38,195 37,591 38,626 39,788 Total ingredientes adicionados al proceso
Rpp (%) 68,01% 69,11% 67,93% 68,66% Rendimiento de la pulpa con respecto al a fruta
Rpr (%) 51,26% 51,09% 51,21% 51,16% Rendimiento del proceso (producto con respecto al peso inicial)
SÍMBOLO MERMELADA1 MERMELADA2 MERMELADA3 MERMELADA4
F (kg) 32,350 31,400 32,900 33,500 Feijoa
I (kg) 2,985 2,856 2,700 2,670 Impurezas
D (kg) 29,365 28,544 30,200 30,830 Feijoa a despulpar
S (kg) 7,365 6,844 7,850 7,830 Desperdicio
P (kg) 22,000 21,700 22,350 23,000 Pulpa de feijoa
Xsp 0,125 0,128 0,133 0,131 Sólidos solubles de la pulpa
A (kg) 15,250 14,977 15,314 15,805 Azúcar
V (kg) 9,558 9,362 9,531 9,854 Agua evaporada
M (kg) 19,580 19,205 19,780 20,355 Producto final
C (kg) 8,112 8,110 8,353 8,596 Pérdidas en la descarga
R (kg) 27,692 27,315 28,133 28,951 Producto real
Xsp 0,650 0,650 0,650 0,650 Sólidos solubles del producto
DIMENSIONES DEL EVAPORADOR
Di 0,510 0,510 0,510 0,510 Diámetro interior
Do 0,560 0,560 0,560 0,560 Diámetro exterior
De 0,090 0,090 0,090 0,090 Diámetro equivalente
Dt 0,520 0,520 0,520 0,520 Diámetro del tanque
Da 0,430 0,430 0,430 0,430 Diámetro del agitador
L 0,260 0,260 0,260 0,260 Longitud de la camisa
R 0,260 0,260 0,260 0,260 Radio del tanque
BALANCE DE ENERGÍA
SÍMBOLO MERMELADA1 MERMELADA2 MERMELADA3 MERMELADA4
Xp 0,550 0,550 0,550 0,550 Fracción de la pulpa en la mezcla
Xa 0,450 0,450 0,450 0,450 Fracción del azúcar en la mezcla
Cpp (kJ/kg ºC) 3.733,440 3.733,440 3.733,440 3.733,440 Calor específico de la pulpa (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpa (kJ/kg ºC) 1.636,120 1.636,120 1.636,120 1.636,120 Calor específico del azúcar (dato obtenido a partir del programa UPV) T=53ºC
Cpm (kJ/kg ºC) 2.789,646 2.789,646 2.789,646 2.789,646 Calor específico de la mezcla (dato obtenido a partir de fórmula) T=53ºC
Cpp (kJ/kg ºC) 2.788,150 2.788,150 2.788,150 2.788,150 Calor específico del producto (dato obtenido a partir del programa UPV) T=65ºC
T f (ºC) 54,00 53,00 52,00 55,00 Temperatura de alimentación del líquido diluido
T l (ºC) 65,00 65,00 65,00 65,00 Temperatura de ebullición mantenida dentro de la cámara del evaporador
Ti (ºC) - - - - Temperatura inicial
Ts (ºC) 92,00 93,00 96,00 95,00 Temperatura del vapor
mm (kg) 37,250 36,677 37,664 38,805 Masa de la mezcla líquida diluída (pulpa más azúcar)
hm (kJ/kg) 150,641 147,851 145,062 153,431 Entalpía de la mezcla a T f
hvs (kJ/kg) 2.280,30 2.279,20 2.268,90 2.237,20 Entalpía del vapor saturado en función a Ts
mv (kg) 9,558 9,362 9,531 9,854 Masa del agua evaporada
hv1 (kJ/kg) 2.346,20 2.346,20 2.346,20 2.346,20 Entalpía del vapor saturado a T1
mp (kg) 27,692 27,315 28,133 28,951 Masa del producto
hp (kJ/kg) 181,230 181,230 181,230 181,230 Entalpía del producto concentrado a T f
hc (kJ/kg) 397,960 395,690 395,690 395,690 Entalpía del condensado a Ts
NÚMEROS ADIMENSIONALES SÍMBOLO MERMELADA 1 MERMELADA 2 MERMELADA 3 MERMELADA 4
RPM 13,020 13,020 13,020 13,020 Velocidad de agitación aspas
RPS 1,360 1,360 1,360 1,360 Velocidad de agitación aspas
ρ (kg/m3) 1.198,300 1.176,200 1.189,400 1.199,200 Densidad producto mezcla
µ (kg/m s) 2,780 2,770 2,776 2,801 Viscosidad producto mezcla
D 0,430 0,430 0,430 0,430 Diámetro del agitador
Re 108,392 106,777 107,742 107,660 Número de Reynolds
Cpp (kJ/kg ºC) 2.788,150 2.788,150 2.788,150 2.788,150
Calor específico de la mezcla
µp (kg/m s) 2,780 2,770 2,776 2,801 Viscosidad de la mezcla
Kp (J/m s ºC) 0,480 0,480 0,480 0,480
Conductividad térmica de la mezcla a 53ºC
Pr 16.148,035 16.089,949 16.124,801 16.270,017 Número de Prandlt
a 1,000 1,000 1,000 1,000 Constante
b 0,500 0,500 0,500 0,500 Constante
m 0,333 0,333 0,333 0,333 Constante
µ/µw 1,000 1,000 1,000 1,000 Viscosidad absoluta sobre viscosidad cinemática
Nuu 263,151 260,870 262,235 262,920 Número de Nuselt
TRANSFERENCIA DE CALOR
SÍMBOLO MERMELADA 1 MERMELADA 2 MERMELADA 3 MERMELADA 4
k (W/mºC) 0,421 0,421 0,421 0,421 Conductividad térmica del acero
hi (W/m2 ºC) 213,051 211,204 212,309 212,864 Coeficiente interno de transmisión de calor
he (W/m2 ºC) 5.438,310 5.402,025 5.005,949 5.058,500 Coeficiente externo de transmisión de calor
C 0,815 0,815 0,815 0,815 Coeficiente geométrico de la esfera
g (m/s2) 9,800 9,800 9,800 9,800 Gravedad
ρw (kg/m3) 961,500 961,500 961,500 961,500 Densidad del vapor a Tv
hfg (J/kg) 2.277.350,000 2.279.300,000 2.269.000,000 2.273.000,000 Entalpía del vapor a Tv
kW (I/m ºC) 0,677 0,677 0,677 0,677 Conductividad térmica del vapor
µw 0,000 0,000 0,000 0,000 Viscosidad del producto
U (W/m2 ºC 110,567 110,053 110,174 110,349 Coeficiente global de transferencia de calor
X(m) 0,002 0,002 0,002 0,002 Espesor de la pared
Km (W/m ºC) 16,260 16,260 16,260 16,260 Conductividad térmica del acero
Ar (m2) 0,418 0,418 0,418 0,418 Área
θ (min.) 12,822 13,237 13,332 11,266 Tiempo en estado no estacionario
CONDENSADOR
hs (kJ/kg) 2.280,30 2.279,20 2.268,90 2.237,20 Entalpía del vapor a Ts
Cp (kJ/kg ºC) 4,18 4,18 4,18 4,18 Calor específico del agua en el condensador
T2 (ºC) 28,00 32,00 35,00 34,00 Temperatura del agua de salida en el condensador (promedio del condensador)
T1 (ºC) 18,00 20,00 21,00 20,00 Temperatura del agua de entrada en el condensador (enfriamiento en el condensador)
mw (kg) 494,137 400,035 345,347 352,429 Cantidad de agua gastada para disminuir la temperatura del vapor
Anexo 19. Cálculos realizados para bocadillo
FORMULACIÓN
Condiciones iniciales Condiciones finales F = 38,175 kg P = 25,980 kg ºBrix i = 13,4 pHi = 2,8
ºBrix f = 75 pHf = 3,75
• Ajuste de pH con citrato de sodio. Para elevar el pH de 2,8 a 3,75 en 100 g de
pulpa se gastó 10,7 mL de solución (20 g de citrato en 100 mL de agua).
0,1 kg pulpa → 10,7 mL gastado de citrato en solución 25,98 kg pulpa → X
X = 2.789,87 mL gastado de citrato en solución
100 mL solución → 20 g citrato de sodio 2.779 mL solución → X X = 557,95 g citrato de sodio
• Adición de ácido ascórbico para controlar el pardeamiento.
25,98 kg pulpa ∗ 0.2% = 0.0519 kg
• Péctina Pectina (120ºSAG) necesaria para gelificar 25,98kg de pulpa. 120,0 kg azúcar → 1,0 kg de pectina 25,98 kg azúcar → X
X = 0,217 kg de pectina Péctina aportada por la fruta, con un poder gelificante de 0,5 medida bajo la prueba del alcohol. 100,0 kg pulpa → 0,5 kg de pectina 25,98 kg pulpa → X
X = 0,130 kg de pectina
Pectina necesaria – Pectina aportada por la fruta = Pectina a adicionar
0,217 – 0,129 = 0,086 kg
• Azúcar Azúcar necesaria. Formulación 55:45
25,98 kg pulpa Azúcar aportada por la fruta. 100,0 kg pulpa → 13,4 kg de azúcar 25,98 kg pulpa → X
X = 3,481 kg de azúcar
Azúcar necesaria – Azúcar aportada por la fruta = Azúcar a adicionar 25,98 – 3,481 = 22,499 kg BALANCE DE MATERIA Balance general
F + Az = I + S + V + C + B
38,175 + 22,499 = 0,890 + S + V + C + 21,175
Balance de componentes sólidos.
P * Xsp + A * Xsa = R * Xsr
25,980 * 0,134 + 22,499 * 1 = R * 0,75
R = 34,640
1 Selección y
lavado
2 Despulpado
3 Evaporación
4 Descarga F D P R B
I S V C
Az
Balance por operaciones
• Selección y lavado
F D
I
F = I + D 38,175 = 0,890 + D D = 37,285
• Despulpado
D P
S
D = P + S
37,285 = 25,980 + S
S = 11,305
• Evaporación
Az
P R
V
P + A = V + R
25,980 + 22,499 = V + 34,640
V = 13,839
1 Selección y
lavado
2 Despulpado
3 Evaporación
• Descarga
R B
C
R = B + C
34,640 = 21,675 + C
C = 12,975
BALANCE DE ENERGÍA
Cpm = (Xp*Cpp) + (Xa*Cpa)
Cpm = (0,55 * 3.733,44 kJ/kg ºC) + (0,45 * 1.636,12 kJ/kg ºC)
Cpm = 2.684,78 kJ/kg ºC hm = Cpm (Tf – 0)
hm = 2.684,78 ( 53 – 0)ºC
mm hm + ms hvs = mv hv1 + mp hp +ms hc
(48,479kg*142,29kJ/kg) + ms (2.273,40 kJ/kg) =
(13,839kg*2.346,20kJ/kg) + (34,64kg*182 kJ/kg) +ms (393,75kJ/kg)
ms = 16,958 kg
TRANSFERENCIA DE CALOR EN ESTADO NO ESTABLE
• Número de Reynolds
µδ**
Re2 ND
=
Re = (0.43)2*(1,36 rev/s)* (1.238,7 kg/m3)
2,85 kg / m*s
Re = 109,27
4 Descarga
• Número de Prandt
KpCp pp µ*
Pr =
Pr = (2.800,00 kJ /kgºC) (2,85kg/m.s)
(0,4809* 10-3kJ/smºc)
Pr = 16.625,00
• Número de Nuselt
( ) ( ) 3/1Pr*Re baNu = Nu = 1 (109.27)0.5 (16.625,00)0.33
Nu = 266,79
• Coeficiente interno de transmisión de calor
kDthi
Nu*
=
hi = (266,79 * 0,421 W/mºC)
0,520 m
hi = 216,00 W/m2ºC
• Coeficiente externo de transmisión de calor
4/132
)(****
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−=
TsTvDtkwhg
Chew
fgw
µρ
4/1
3
3223
)º29(/10297,0*52,0)º/677,0(/000.273.2*/8.9*)/5,961(815,0 ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡= − Cmskgxm
CmWkgJsmmkghe
he = 5.008,88 W/m2 ºC
• Coeficiente global de transferencia de calor
heKpx
hiU111
++=
CmWCmWm
CmWU º/88,088.51
º/480,0002,0
º/00,21611
22 ++=
U = 111,162 W/m2 ºC
• Tiempo en estado no estacionario
θ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
pCpmAU
TeTvTfTv
**ln
θ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
CkgkJkgmCmW
CCCC
º/00,684.2*47,48417585,0*º/162,111
º65º94º53º94ln
22
θ = 966,45 seg
θ = 16,18 min
• Cantidad de agua utilizada en el condensador
)()0(
12
2
TTCpTCpHs
mm
v
w
−−−
=
)º00,20º00,32()0º00,32)(º/184.4()/40,2273(
839,13 CCCCkgkJkgkJ
kgmw
−−−
=
mw = 589,77 kg
Anexo 20. Cálculos realizados para mermelada FORMULACIÓN
Condiciones iniciales Condiciones finales F = 32,350 kg P = 22,000 kg ºBrix i = 12,5 pHi = 2,9
ºBrix f = 65 pHf = 3,35
• Ajuste de pH con citrato de sodio. Para elevar el pH de 2,9 a 3,35 en 100 g de
pulpa se gastó 10,7 mL de solución (20 g de citrato en 100 mL de agua).
0,1 kg pulpa → 9,8 mL gastado de citrato en solución 22,00 kg pulpa → X
X = 2.155,00 mL gastado de citrato en solución
100 mL solución → 20 g citrato de sodio 2.155 mL solución → X X = 431,00 g citrato de sodio
• Adición de ácido ascórbico para controlar el pardeamiento.
22,00 kg pulpa ∗ 0.2% = 0,044 kg
• Péctina Pectina (120ºSAG) necesaria para gelificar 25,98kg de pulpa. 120,0 kg azúcar → 1,0 kg de pectina 22,00 kg azúcar → X
X = 0,183 kg de pectina Péctina aportada por la fruta, con un poder gelificante de 0,5 medida bajo la prueba del alcohol. 100,0 kg pulpa → 0,5 kg de pectina 22,00 kg pulpa → X
X = 0,110 kg de pectina
Pectina necesaria – Pectina aportada por la fruta = Pectina a adicionar 0,183 – 0,110 = 0,073 kg
• Azúcar Azúcar necesaria. 22,00 kg Azúcar aportada por la fruta. 100,0 kg pulpa → 12,5 kg de azúcar 22,00 kg pulpa → X
X = 2,750 kg de azúcar
Azúcar necesaria – Azúcar aportada por la fruta = Azúcar a adicionar 22,00 – 2,750 = 19,250 kg
Anexo 21. Cálculos realizados para néctar FORMULACIÓN
Ingrediente % kg Pulpa 20,00 2,71 Azúcar 10,50 1,42 Agua 69,50 9,42 TOTAL 100,00 13,56
Sólidos aportados por la fruta
2,71 kg * 0,13 = 0,35 kg % de sólidos aportados por la fruta
(0,35 / 13,56) * 100 = 2,59 %
Néctar de
Feijoa
Normativa Resolución No.7992/91
Ministerio de Salud Sólidos solubles lectura tomada por refractómetro a 20 ºC (ºBrix)
11,50 10,00 min.
pH a 20ºC 3,0 2,05 min. % pulpa mínima presente en el néctar m/m 20,00 18,00 mín. % sólidos aportados por la fruta 2,59 2,34 . TRANSFERENCIA DE CALOR Se desea encontrar la temperatura en el centro del néctar donde,
Ta (ºC) 132,20 Ti (ºC) 21,00 t (s) 1200,00 D (m) 0,06 h (W/m2 ºC) 2000,00 Propiedades termofísicas del néctar a 21ºC, obtenidos según programa UPV k (W/mºC) 0,566 Cp (KJ/kg ºC) 3,780 ρ (kg/m3) 1.054,060
• Número de Biot (Bi)
28,214
º56,0
06,0*º
20002
==
CmW
mCm
W
Bi
004,028,214/11 ==−Bi
• Número de Fourier (Fo)
( )047,0
06,0*1000*º
78,3*06,1054
1200*º
5662,0
23
==m
kJJ
CkgkJ
mkg
sCm
W
Fo
Con el inverso del número de Biot, 1/Bi = 0,004 y el número de Fourier, Fo = 0,047, se halla la relación entre temperaturas a partir de la figura (anexo 9).
66,0inf_
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
initocilindroTiTaTTa
El número de Biot (Bi) siendo D el semiespesor
mm
D 03,0206,0
==
14,107
º56,0
03,0*º
2000 2==
CmW
mCm
W
Bii
009,014,107/11 ==−Bi
El número de Fourier (Fo) se halla,
( )005,0
03,0*1000*º
78,3*06,1054
1200*º
5662,0
23
==m
kJJ
CkgkJ
mkg
sCm
W
Fo
Con el inverso del número de Biot, 1/Bi = 0,009 y el número de Fourier, Fo = 0,005, se halla la relación entre temperaturas a partir de la figura (anexo 9).
82,0inf_
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
initocilindroTiTaTTa
relación entre temperaturas de un objeto finito,
5412,0)69,0(*)82,0(inf_
==⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
−−
initocilindroTiTaTTa
despejando, se halla la temperatura en el punto frio, Tc (ºC),
Tc = Ta – T (Ta-Ti)
Tc = 132,2ºC – 0,5412ºC (132,2ºC – 21ºC)
Tc = 72,01ºC
La temperatura del néctar en el centro del envase es de 72,01ºC.
ANEXO 21