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• Miguel Angel Gallegos

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Lab. Procesos Industriales Práctica Nro.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DE MANZANA DESHIDRATADA

Ing. Claudia Ortiz V. Ing. Claudia Motta R.

De que vamos a hablar? 1. OBJETIVOS Y METAS 2. FUNDAMENTO TEÓRICO 2.1. MANZANA DESHIDRATADA 2.2. REQUISITOS DE CALIDAD DEL PRODUCTO 2.3. MATERIA PRIMA E INSUMOS 2.4. ELABORACIÓN INDUSTRIAL DE DESHIDRATADOS 2.5. DIAGRAMA DE FLUJO Y DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO 3. PARTE EXPERIMENTAL

9. REPORTE DE RESULTADOS

1. Objetivos general, específicos y metas • General: Elaborar un producto mediante operaciones unitarias de reducción de tamaño

(cortado) y secado con estricto cumplimiento de las normas de higiene. • Específicos: Identificar cada una de las operaciones unitarias y procesos que suceden en la

elaboración de manzana deshidratada. 1.

Valorar la importancia de control de parámetros de operación durante el proceso.

2.

Estimar el rendimiento y costo de la manzana deshidratada.

3.

Realizar balance de materia en la realización de la manzana deshidratada.

• Metas: Se espera que el estudiante desarrolle habilidades y destrezas en el manejo de las operaciones unitarias, valorando la importancia del control de los parámetros en la obtención de un producto terminado con características específicas de calidad. Así mismo, se espera que el estudiante haga una reflexión crítica sobre el correcto balance de materia, en el cálculo del rendimiento del proceso y del costo de producción del producto obtenido.

2. Fundamento teórico: Materia prima Materia Prima: • La manzana es un fruto que tiene su origen en la parte asiática de Europa, desde el Mar Negro, hasta el Cáucaso.

• Existen alrededor de unas 80.000 variedades, se conocen en el mercado apenas 700 de ellas debido a su comercialización. • La manzana es considerada como la primera fruta del mundo en cuanto a su consumo y cultivo. • Este fruto ha sido utilizado desde la antigüedad, según Jordá se cree que los primeros cultivos de la manzana datan de hace unos 20.000 años, a través de diferentes investigaciones realizadas se han encontrado restos de manzanas fosilizadas, junto a

yacimientos de la Edad de Bronce, en los países de Egipto, Austria y Suiza. En las civilizaciones egipcias los habitantes ya cultivaban manzanas hace más de 4500 años

Fundamento teórico: Materia prima Existen más de 60 variedades de manzana, se pueden agrupar de acuerdo a : 1.

Manzanas bicolores: Presentan una coloración roja dominante sobre un fondo verde o amarillo como: Royal gala, Braerbun, Fuji, Pinky Lady, Elstar.

2.

Manzanas amarillas del tipo Golden Deliciuos: Variedad clásica más conocida y más cosmopolita como: Golden Delicius, Ozark Gold.

3.

4.

1

2

Manzanas rojas del tipo Red Delicius: De origen norteamericano, La piel es consistente, de color verde con estrías rojo brillante, la pulpa es blanco amarillenta, de textura finamente granulada, jugosa, algo perfumada, dulce, de buen sabor.

3

Manzanas verdes del tipo Grammy Smith: De origen australiano, que. El fruto es de color verde intenso, acidulado y poco azucarado, jugoso y crocante, de tamaño medio a grande 4

Fundamento teórico: Proceso de secado Proceso de secado Es una de las operaciones mas comunes y diversas en la Industria de procesos. Usos: El secado es una operación esencial y se utiliza en

la industria química, en agricultura, biotecnología, en la industria de alimentos, en la fabricación de polímeros y

cerámicas, farmacia en procesamiento de maderas, procesamiento de minerales, etc.

Fundamento teórico: Proceso de secado Proceso de secado Se denomina secado a la eliminación de humedad en un sólido por evaporación. Finalidad: Reducir el contenido de agua hasta un valor aceptablemente bajo. • Se consigue mayoritariamente utilizando aire caliente (excepto para algunas operaciones tales como liofilización o la deshidratación osmótica).

El secado de alimentos por aire caliente (SAC) se utiliza como una técnica de preservación mediante la eliminación del contenido de agua para detener o

aminorar el crecimiento de microorganismos perjudiciales, así como de ciertas reacciones químicas.

El SAC no sólo afecta al contenido acuoso sino también a las características físicas y químicas del producto. (Ayala, N. y Calle A., 2016)

Fundamento teórico: Proceso de secado Ventajas del secado: • • • • •

Facilitar el manejo posterior del producto Reducir los costos de transporte ( embalaje) Aumentar la capacidad de los equipos. Aumentar la vida útil de producto. Recuperar reactivos o subproductos valiosos, etc.

Porque aumenta la vida útil del producto? • Los microorganismos que provocan la descomposición de los alimentos no pueden crecer y multiplicarse en ausencia de agua, como también muchas de las enzimas responsables de los cambios químicos no pueden actuar en estas condiciones.

Fundamento teórico: Proceso de secado ¿Por qué aumenta la vida útil del producto?

• Los microorganismos que provocan la descomposición de los alimentos no pueden crecer y multiplicarse en ausencia de agua, como también muchas de las enzimas responsables de los cambios químicos no pueden actuar en estas condiciones. • Los microorganismos dejan de ser activos cuando el contenido de agua se reduce por debajo del 10% en peso. • Sin embargo, generalmente es necesario reducir este contenido de humedad por debajo del 5% en peso en los alimentos, para preservar su sabor y su valor nutritivo.

• Los alimentos secos pueden almacenarse durante un periodo largo de tiempo (Ayala, N. y Calle A., 2016).

Fundamento teórico: Proceso de secado • La técnica de deshidratado requiere tres parámetros fundamentales:

• a) Adición de energía, la cual calienta el producto y convierte el agua a vapor. • b) La capacidad del aire de absorber el vapor de agua producido

por el producto. Está capacidad depende del porcentaje de humedad y temperatura del aire.

• c) La velocidad del aire sobre la superficie del producto debe ser alta, principalmente al inicio del proceso de deshidratado, con el

objetivo de sacar la humedad rápidamente.

Fundamento teórico: Proceso de secado El secado debe tener un intervalo intermedio de velocidad para evitar que se produzca moho en el alimento, ya que provocaría la formación de una capa dura en la superficie.

Tampoco realizarlo con temperaturas muy altas, ya que podrían causar daños o quemar el producto.

Fundamento teórico: Proceso de secado En la curva de cinética del secado (Figura Nº1), se puede advertir que, al principio, hay una caída muy rápida del contenido de humedad y luego, se va desacelerando y haciéndose asintótica la pendiente. Esto es así porque cuando más baja es la humedad final más dificultosa es su extracción del tejido vegetal. Cuando la curva toca el eje de abscisas, ese punto corresponde al valor de humedad analítica (Gascon y col., 2006).

Figura Nº 1: Curva de cinética de secado

Fundamento teórico: Técnicas de deshidratación Técnicas de deshidratación • Deshidratado Natural Se realiza a través de la exposición de los alimentos al sol, es sencillo y barato, tiene ciertas limitaciones: el método suele ser antihigiénico y el color, como el sabor del alimento deshidratado, es pobre”.

Este tipo de deshidratado, es un método casero que requiere mayor cuidado y control, debido que está expuesto al ambiente, donde se

encuentra una gran variedad de microorganismos, los cuales alteraría el proceso de deshidratación y no se logrará obtener los resultados esperados del producto final.

Fundamento teórico: Técnicas de deshidratación •

Deshidratación por aire caliente Se realiza a través de la transferencia de calor por convección y un contacto directo de la sustancia con el aire caliente en el cual tiene lugar la evaporación. Hay que tener en cuenta los siguientes parámetros: a) Temperatura: es un parámetro básico para el proceso de deshidratación. • El incremento de la misma aumenta la difusividad del agua dentro del producto. • Apresura de esta forma la deshidratación del alimento. Tampoco debe existir un aumento exagerado de la temperatura porque alteraría la calidad final del producto, produciendo como resultado la presencia de pardeamiento, formación de costra superficial, gelatinización de los productos con mayor cantidad de almidón. b) Humedad: Considerar la humedad que posee el alimento antes de deshidratarlo • Si este contiene mucha humedad alteraría el proceso de deshidratación. •

para ello retirar el exceso de agua antes de colocar en las rejillas o latas donde se va a deshidratar.

• La humedad de un producto deshidratado debe estar dentro de un rango del 6 al 8%, mediante la deshidratación el producto va perdiendo peso y volumen.

Fundamento teórico: Técnica de deshidratación c) Flujo de aire: Se debe establecer la cantidad del producto que se desea secar por unidad de tiempo y dimensionar el flujo de aire, para cumplir con el proceso de deshidratación, este proceso

depende de la cantidad de aire que pasa a través del producto. d) Tamaño y Forma: Los alimentos que se vayan a deshidratar

deben tener un corte específico considerando el mismo tamaño y forma, lo que generará una deshidratación pareja de los alimentos aprovechando al máximo este proceso y obteniendo resultados positivos.

Fundamento teórico: Técnica de deshidratación • Deshidratado por congelación: Es uno de los pocos métodos que no utiliza calor para

secar, y por lo tanto, protege más las propiedades nutritivas y comestibles de los alimentos e inclusive la

forma original del producto puede mantenerse. Se ha aplicado a productos de muy alto valor para los cuales la calidad es de vital importancia. se está

utilizando para la deshidratación de hierbas como té, frutas y mariscos teniendo como ventaja la fácil

rehidratación con agua caliente o fría.

Secado por congelación

Fundamento teórico: Técnicas de deshidratación Deshidratado por liofilización Es un método de conservación que consiste en eliminar el

agua de un alimento a partir de la congelación, en lugar de aplicar calor; esta técnica es utilizada para los productos con

sustancias sensibles a las altas temperaturas, recomendado de manera especial para las proteínas o las enzimas. La liofilización es un proceso al vacío y bajas temperaturas siendo un proceso costoso y lento pero se obtiene un producto de mejor calidad por contener mayor cantidad de

nutrientes.

Liofilización

Requisitos de Calidad: Materia prima Materia prima La manzana es un fruto de consumo común, la más común es considerada como un fruto pomo globoso con pedúnculo corto y numerosas semillas de color pardo brillante, así también la manzana es una fruta de clima templado y se la incluye dentro del grupo de frutales de pepita como la pera y el membrillo. (Barahona y Sancho, 1998).

En la Figura Nº2 se presentan las partes de la manzana.

Figura Nº 2: Partes de la manzana

Requisitos de Calidad: Materia prima Tabla Nº1: Valor energético y composición nutricional en 100 gr de manzana Parámetros Valor energético

Composición química

Vitaminas

Minerales

Valor

Calorías

58 Kcal

Aguas Proteínas Grasas Carbohidratos Vitamina A Vitamina B1 Vitamina B2 Vitamina B6 Vitamina C Ác. Málico Ác. Cítrico Äc. Oxálico Calcio Sodio Potasio Magnesio Manganeso Cobre Fósforo Hierro

84 gl 0,30 g 0,60 g 15 g 901U.I. 0,04 mg 0,02 mg 0,03 mg 5 mg 270-1020 mg 0 – 30 mg 1,5 mg 7 mg 1 mg 116 mg 5 mg 0,07 mg 0,08 mg 10,00 mg 0,30 mg

Requisitos de calidad: Características del producto Características del producto: Manzana deshidratada. • Características físico químicas Debe tener como mínimo un contenido de 12% de humedad. • Características organolépticas El color, sabor y aroma son propios de la fruta fresca. El color es amarillento, el sabor dulce y el aroma es de la fruta fresca un poco atenuado. • Criterios Microbiológicos

Tabla Nº 2 Requisitos microbiológicos para Fruta deshidratada

En la tabla Nº2 se muestra los requisitos microbiológicos según la

Agente microbiano

Limite por gramo

M

m

Norma Técnica Peruana NTS 071-MINSA/DIGESA V.01. Requisitos de

Mohos

10

103

Frutas deshidratadas.

Stafilococcus aureus

10

102

Ausencia 25 g

------

10

102

Salmonella

E. coli

Materia prima e insumos • Fruta

La manzana debe tener buena calidad. Se elimina los frutos en mal estado. • Metabisulfito de sodio Conservante sintético, se obtiene derivado de la combustión de minerales con azufre. Los sulfitos del vino se forman al poner en contacto el dióxido de azufre con disoluciones alcalinas. Se encarga de mantener los niveles de pH bajos por lo que se utiliza para inhibir el crecimiento de enzimas, bacterias y evitar la decoloración de los alimentos.

Elaboración Industrial de deshidratados: Equipos usados en la industria Secadores directos Se caracteriza por utilizar gases calientes que entran en contacto directo con el sólido húmedo al que transmiten calor por convección fundamentalmente y que arrastran fuera del secador los vapores producidos. Los gases calientes pueden ser: Aire calentado por vapor de agua, productos de la combustión, gases inertes, vapor recalentado, aire calentado por radiación solar. Es el equipo más simple y consta de un pequeño recinto en forma paralelepipédica de dos pisos. El aire de secado se calienta en un quemador del piso inferior y atraviesa por convección natural o forzada el segundo piso perforado en el que se asienta el lecho del producto a secar. Se utiliza para secado de manzana, lúpulo y forrajes verdes.

Figura Nº 3 Estufa Memmer US55

Diagrama de flujo y descripción del proceso productivo MANZANA

RECEPCIÓN SELECCIÓN Y PESADO

AGUA AGUA SOL. AC. ASCÓRBICO 0.05%

LAVADO Y DESINFECCIÓN ELIMINAR CÁSCARA Y SEMILLAS

PELADO Y DESCORAZONADO

CORTADO SOLUCIÓN CON 1% DE METABISULFITO DE SODIO

ELIMINAR FRUTA EN MAL ESTADO

POR LA MITAD EN GAJOS DELGADOS

SULFITADO

t = 5 min

ESCURRIDO

EXCESO DE AGUA

DESHIDRATADO

Tº = 65 º C t = 6 horas

ENFRIADO

ENVASADO ETIQUETADO ALMACENAMIENTO

MANZANA DESHIDRATADA

Figura Nº4 Diagrama de bloques del proceso de elaboración de manzana deshidratada

Procedimiento Experimental • Recepcionar la materia prima, se pesa para cuantificar la fruta que entrará a proceso. • Seleccionar la fruta; se elimina la fruta que no tenga el grado de madurez adecuado o presente pudrición o magulladuras. • Lavar las manzanas con abundante agua. • Pelar la manzana. Pesar. Preparar la solución de ácido ascórbico al 0.05% para evitar el pardeamiento de la manzana. • Cortar en gajos de un grosor de 3mm aprox. Medir con el vernier el grosor, y la altura del gajo. • Preparar la solución de metabisulfito de sodio al 1% e incorporar las manzanas cortadas por 5 min. • Retira los gajos de la solución de metabisulfito de sodio. • Secar los gajos con papel toalla, colocándolos sobre el papel para que absorba el excedente de agua.

Procedimiento Experimental • Colocar los gajos de manzana en la bandeja metálica que entrará en la estufa. • Calibrar la estufa a 70 ªC y colocar las bandeja de manzana. Dejar por 24 horas. • Controlar el peso. • Envasar en bolsas transparentes de polietileno. • Etiquetar el producto.

Técnicas para determinar las características físico químicas del producto  Determinación del pH • Colocar 20 gr de manzana fresca en el mortero. • Hacer un puré con la manzana fresca • Sumergir la cinta pH en la muestra de manera que se humedezca perfectamente. • La cinta pH cambiará de color, que se comparará con el patrón e indica el valor de pH. • Hacer la medición y anotarlo.  Determinación del porcentaje de humedad Se utilizará el método 934.01 de la AOAC, es un método directo que consiste en en el cálculo del porcentaje en agua por la perdida en peso debido al calentamiento de la muestra hasta un peso constante y bajo condiciones normalizadas.

Técnicas para determinar las características físico químicas del producto Técnica para determinar la humedad • • • •

Pesar en la balanza analítica, una cantidad exacta de muestra, de 2 a 10 gramos, en un cristalizador tarado. Distribuir la muestra sobre el fondo del cristalizador. Llevar a una estufa a temperatura de 103 °C durante 20 minutos, hasta peso constante. Enfriar la muestra y pesar.

 Determinación de ºBrix Los grados brix son el porcentaje de sólidos solubles presentes en alguna sustancia. En frutas, este valor indica la cantidad de azúcar (sacarosa) presente en el fruto. Técnica para determinar los ºBrix •

Poner una o dos gotas de la muestra sobre el prisma.

•

Cubrir el prisma con la tapa con cuidado.

•

Al cerrar, la muestra debe distribuirse sobre la superficie del prisma. Orientando el aparato hacia una fuente de luz, mirar con el ojo a través del campo visual.

•

En el campo visual, se verá una transición de un campo claro a uno obscuro. Leer el número correspondiente en la escala. Este corresponde al % en sacarosa de la muestra.

•

Luego abrir la tapa y limpiar la muestra del prisma con un pedazo de papel o algodón limpio y mojado.

Técnicas para determinar las características físico químicas del producto  Determinación de acidez titulable Es una medida del contenido de ácidos orgánicos presentes en los alimentos. Se determina por medio de una titulación ácido base en la cual se requiere una cierta cantidad de una base para neutralizar el ácido contenido en la pulpa. Técnica para determinar la acidez titulable Para esta determinación, se miden 10 ml de muestra diluida 1:1 y se añade 4 gotas de fenolftaleína como indicador. Titular con NaOH al 0,1N hasta obtener un cambio de coloración de la fenolftaleína a rosa tenue persistente por 30 segundos.

La acidez titulable es expresada como ácido málico anhidro en g/100 gr de puré de manzana y calculada por medio de: %𝐴𝑐𝑖dez = 𝑉 ∗ 𝑁 ∗ Pm𝑒𝑞 * 100%

V V= Volumen de NaOH gastado (ml)

Pmeq = peso en miliequivalente de ácido málico (0,067 meq)

N= Normalidad de NaOH (0,1N)

V = Volumen en mililitros (10 ml)

•

Técnica para determinar las características organolépticas del producto De la metodología de análisis afectivo, se usará una prueba de nivel de agrado, con una escala hedónica, la cual se maneja de la siguiente manera: Tabla Nº 3 Escala hedónica para evaluar la manzana deshidratada Criterio

Puntuación

Gusta mucho

5

Gusta poco

4

Me es indiferente

3

Disgusta poco

2

Disgusta mucho

1

Los panelistas serán los integrantes de cada grupo, cada panelista deberá probar la muestra y usando la escala hedónica arriba descrita caracterizar el producto en cuanto a color, olor, sabor, textura.

Envasado El envasado es una parte integrante del proceso de elaboración. Cumple dos misiones importantes: • Anunciar el producto • Protegerlo adecuadamente para que se conserve durante un periodo de tiempo determinado. El envase no debe afectar las características del producto; por lo tanto, el envase debe ser estético, agradable, su forma y tamaño funcionales es decir cómodo para servir y distribuir el contenido, debe ser de fácil reutilización.

Etiquetado o rotulado • Según la Norma Técnica Peruana 209.038-2009, en la etiqueta del alimento debe aparecer la siguiente información: • Nombre del producto. • Lista de ingredientes o composición del producto. • Contenido neto. • Nombre y dirección legal del fabricante. • País de origen • Identificación del lote • Registro sanitario

Reporte de resultados Elabore un reporte de resultados, con la siguiente información como mínimo: • Carátula • Título de la práctica • Objetivos de la práctica. • Resumen breve del reporte • Procedimiento • Diagrama de Flujo del proceso de elaboración de la manzana deshidratada en laboratorio y elaborar un DAP. • Describir el proceso productivo de la manzana deshidratada.

• Resultados y cálculos • Cuadro del registro de los parámetros controlados durante el proceso de elaboración e identifique los parámetros de calidad del producto obtenido.

Registro de datos OPERACION

Masa inicial (g)

Masa final (g)

Tiempo (min) Masa del residuo (g)

Recepción Selección y pesado

Lavado y desinfección

Pelado y descorazonado

Sulfitado Escaldado Escurrido

Deshidratado Envasado Etiquetado

pH

% humedad

º Brix

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