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FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR

MANUAL DE LABORATORIO

PROCESOS AGROINDUSTRIALES

DOCENTE: MSc. SANDRA ELIZABETH PAGADOR FLORES

TRUJILLO 2015 0

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PRESENTACIÓN

Existe diversos principios y técnicas de conservación de alimentos que permiten mantener y conservas las características fisicoquímicas y organolépticas de Productos Agroindustriales. Para ello se aplica distintas tecnologías de conservación como son las de calor, frío, atmosfera modificada, radiación, deshidratación, por membranas y no convencionales.

El presente manual se concibió para el desarrollo práctico del curso de Procesos Agroindustriales, complementando la parte teórica, con lo cual el estudiante de Ingeniería Agroindustrial y Comercio Exterior estará en la capacidad de conocer y aplicar las tecnologías de conservación de productos agroindustriales más usadas en la industria.

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Índice PRESENTACIÓN .........................................................................................................................................ii LABORATORIO Nº01: CONSERVACIÓN POR AGENTES QUÍMICOS .......................................................... 1 LABORATORIO Nº02: ISOTERMAS DE SORCIÓN ...................................................................................... 5 LABORATORIO Nº03: SECADO POR AIRE CALIENTE .............................................................................. 13 LABORATORIO Nº04: DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA ............................................................................ 17 LABORATORIO Nº05: PERMEABILIDAD DE ENVASES ............................................................................ 22 LABORATORIO Nº06: CONSERVACIÓN POR FRÍO.................................................................................. 24 LABORATORIO Nº07: ESCALDADO DE FRUTAS Y HORTALIZAS ............................................................. 26 LABORATORIO Nº08: PASTEURIZACIÓN ................................................................................................ 32 LABORATORIO Nº09: ESTERILIZACIÓN .................................................................................................. 37 LABORATORIO Nº10: CONSERVACIÓN POR ATMOSFERA MODIFICADA .............................................. 45 LABORATORIO Nº11: CALENTAMIENTO POR MICROONDAS ................................................................ 49 LABORATORIO Nº12: CONTROL DE CALIDAD DE PRODUCTOS ENVASADOS ........................................ 55

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LABORATORIO Nº01: CONSERVACIÓN POR AGENTES QUÍMICOS I. OBJETIVOS Verificar el efecto de algunos agentes químicos en la conservación de productos agroindustriales. Verificar el efecto del pH en la conservación de productos agroindustriales. Determinar el tiempo óptimo de inmersión en soluciones con agentes químicos.

II. FUNDAMENTO La mayoría de los alimentos se preservan por procesamientos térmicos, congelación, refrigeración, secado, fermentación. Algunas veces se utiliza también los preservantes químicos cuando el producto no pueda dársele un tratamiento terminal adecuado o como un suplemento de otro método de conservación, para reducir la intensidad del tratamiento con una mejoría en textura y calidad organoléptica o cualquier otra propiedad. Los preservantes químicos comunes incluyen sal, azúcar y ácidos que se han utilizado desde la antigüedad, se han empleado muchos otros y algunos son aceptables para su uso (DESROISER, 1998).

El dióxido de azufre es un ejemplo claro de un aditivo alimentario, esta sustancia es un inhibidor muy efectivo de la fenolasa, forma compuestos de adición con los aldehídos y otros compuestos que contienen carbonilo, en esta última forma parece no ser tan efectivo en la inhibición de la fenolasa y se requiere de SO2 libre para este propósito; por lo tanto debe agregarse suficiente

SO2

por encima del nivel que reacciona

con los

compuestos que contiene carbonilo.

Los nitritos se agregan a las mezclas curantes para fijar el color en las carnes curadas. Los nitritos se descomponen a NO que reacciona con los pigmentos hemo para formar nitrosomioglobina. Se cree que los nitratos sirven como depósitos de nitritos donde se liberan por reducción microbiana.

El ácido propiónico y sus sales (propinato sodico y calcio) son activos contra mohos y ciertas bacterias pero ineficaces contra las levaduras. Las sales y el ácido tienen un sabor semejante al del queso que se mezcla bien con muchos alimentos. Las sales son rápidamente solubles en agua. 1

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El benzoato de sodio es más activo contra las levaduras que contra los mohos. Se cree que el cloruro se sodio tiene un efecto sinergístico con el benzoato de sodio (WISEMAN, 1991). Los niveles permitidos son 0.2 y 0.3%. Pero, en la práctica, con frecuencia sólo se adiciona 0.05 ó 0.1% de benzoato de sodio a los alimentos y bebidas.

Contra el pardeamiento enzimático y no enzimático el anhídrido sulfuroso y los bisulfitos resultan ser muy eficaces. En el caso del pardeamiento enzimático, su modo de acción no esta totalmente aclarado: el anhídrido sulfuroso se fija sobre los enlaces carbonilo de los azúcares presentes, reaccionando con las quinonas, quedado estas últimas bloqueadas, pero se piensa que también actúan directamente sobre las polifenoloxidasa. Se observó que el ácido ascórbico y la tiamina permiten reducir las dosis de bisulfito.

La inmersión de frutas, después del pelado y corte, en agua ligeramente salada o en una solución de sacarosa o glucosa, limita la entrada de oxígeno hasta el tejido vegetal y su absorción por este último. A los almíbares se añade frecuentemente ácido ascórbico, la penetración de azúcar en los tejidos los fortalece, debido al aumento de la presión osmótica. Contra la acción de las polifenoloxidasas puede resultar muy eficaz la eliminación de oxígeno de los tejidos. La desoxigenación se obtiene por vacío o por borboteo de nitrógeno, también puede conseguirse consumiendo el oxigeno, para logar este efecto, se apela al ácido ascórbico o a la acción de la glucosa oxidad y de la catalasa. Las reacciones de pardeamiento enzimático representan un papel de protección contra los microorganismos, en efecto, se considera que los polímeros coloreados, que se forman rápidamente cuando un tejido vegetal se lesiona, lacera o infecta, pueden constituir una defensa contra la penetración de microorganismos o, incluso, retardar su proliferación.

El pardeamiento no enzimático (Reacción de Maillard) se fundamenta en que los sustratos de estas reacciones son compuestos carbonilo y azúcares reductores (compuestos polihidroxicarbonilos); también intervienen otros compuestos con funciones carbonilos, como por ejemplo algunas vitaminas (ácido ascórbico, vit. K), ortofenoles, aromas naturales. Los aminoácidos y las proteínas participan y catalizan estas reacciones por intermedio de grupo amino libres (SALFIELD, 1977).

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III. MATERIALES Y METODOS

3.1 Materiales Muestra -

Frutas, hortalizas.

Materiales -

12 beakers 250 ml.

-

1 Balanza semi-analítica.

-

6 Placas de vidrio.

-

1 Cronómetro.

-

4 Cuchillos.

-

6 recipientes de plástico.

-

1 licuo extractor.

-

4 Tablas de picar.

Reactivos -

2 L Agua destilada

-

100 g Acido cítrico

-

100 g Bisulfato de sodio

-

100 g Cloruro de sodio

-

100 g Acido ascórbico

3.2 Metodología Efecto del Bisulfito de Sodio en el Control del Pardeamiento Enzimático -

Lavar y acondicionar una fruta con pulpa de color claro: MANZANA; DURAZNO.

-

Preparar 200 ml de soluciones de Bisulfito de sodio al : 0.01, 0.03, 0.05, 0.08, 0.1% (p/v)

-

Cortar la manzana en trozos, pelar y eliminar la parte interior

-

Sumergir trozos de fruta ya pelados en las soluciones (20 g)

-

Licuar la solución con los trozos de fruta y vaciar en los beakers

-

Observar el cambio de color a los 30 minutos

-

Graficar IP vs % de Bisulfito de Sodio

Efecto del acido ascórbico en el Control del Pardeamiento Enzimático -

Preparar soluciones de acido ascórbico al 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5 % (p/v)

-

Trabajar de la misma manera que en el caso anterior 3

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Determinación del tiempo óptimo de inmersión -

Cortar papa en cubos de 2cm de lado y colocarlas en 4 soluciones distintas: Bisulfito de sodio (0.1% p/v), ácido cítrico (1% p/v), NaCl (2% p/v) y agua.

-

Dejar como testigo un cubo al medio ambiente.

-

Retirar cada 10 segundos (hasta completar 2 minutos y evaluar el tiempo de inmersión donde no se produce pigmentación alguna.

-

Observar el cambio de color según la escala arbitraria de IP, graficar IP vs. tiempo

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN V. CONCLUSIONES VI. BIBLIOGRAFÌA VII. ANEXOS

ESCALA ARBITRARIA DE MEDICION DE LA IP

IP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

COLOR Similar al producto fresco

Ligeramente pardo Color pardo Pardo intenso Color negro Color negro intenso

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LABORATORIO Nº02: ISOTERMAS DE SORCIÓN

I.

OBJETIVOS Construir la curva de la isoterma de adsorción de un producto seco. Determinar el valor de monocapa de un producto seco según modelos matemáticos. Comparar los modelos matemáticos de B.E.T. y G.A.B. Determinar el calor de sorción.

II.

FUNDAMENTO

ISOTERMA DE ADSORCIÓN.Una isoterma de adsorción (o de desecación) es la curva que indica en el equilibrio, para una temperatura determinada, la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que lo rodea; o si quiere la presión parcial de vapor ejercida por el agua del alimento, en función del contenido de agua en el mismo.

Las isotermas de adsorción se obtienen colocando un alimento, cuyo contenido en agua se conoce, bajo vacío, en un recipiente cerrado y midiendo, después del establecimiento del equilibrio a una temperatura determinada, la presión de vapor de agua, con la ayuda de un manómetro o de un hidrómetro (o incluso por cromatografía en fase gaseosa); también se puede obtener colocando muestras de un mismo alimento (seco o húmedo) en una serie de recipientes cerrados, en los cuales se mantiene – por ejemplo mediante soluciones salinas, por lo general saturadas, o ácido sulfúrico de diversas concentraciones- en una gama de humedades relativas constantes y manteniendo el equilibrio, los contenidos en agua, Según se parta de un alimento húmedo o de un alimento seco, se obtiene una curva de adsorción o de desorción.

La Figura N°1 las curvas de adsorción y desorción respectivamente, cada punto de la ordenada indica, en gramos por cien gramos de producto seco, el contenido de agua del alimento; la abscisa correspondiente indica, en el equilibrio y a una temperatura determinada, la actividad de agua en el alimento o, lo que es lo mismo, la humedad relativa encima del alimento.

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Figura N°1: Isotermas de adsorción y desorción de agua

ISOTERMA DE ADSORCIÓN Y ESTADO DEL AGUA EN LOS ALIMENTOS.Agua fuertemente ligada: En la cuál la actividad del agua esta comprendida entre 0 y 0.2 ó 0.3. Existe una capa monomolecular de agua fija a los grupos polares de ciertos compuestos, especialmente los grupos NH3+, y COO- de las proteínas, de las sales y de los azúcares. La energía de absorción de agua de la capa monomolecular es del orden de 1 a 15 Kcal. / mol esto explica que el agua de esta capa sea relativamente difícil de extraer. Además el agua de la capa monomolecular no se podría congelar. Agua débilmente ligada y agua libre: las isotermas de adsorción

están divididas

bastante arbitrariamente en 2 o 3 secciones suplementarias, que corresponde al agua cada vez mas libre. Un dato importante es que en todas estas partes de las isotermas a pesar de las actividades de agua tan bajas como 0.3-0.2, el agua representa sus propiedades habituales o, dicho de otra forma, esta disponible tanto como disolvente como reactivo. Aparte de la capacidad de evaporación no hay diferencia fundamental entre “débilmente ligada”

y el agua considerada “libre” son capaces de intercambiarse entre si

rápidamente. El agua “libre” representa la mayor parte de agua de los alimentos frescos o elaborados (pero no deshidratados). Puesto que el comportamiento de los productos alimenticios 6

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respecto a la sorción de agua esta determinada por la composición química y el estado fisico-químico

de

los

constituyentes,

las

isotermas

de

sorción

difieren

considerablemente en su forma, incluso productos similares mostraran marcadas desviaciones en la forma de su isoterma de sorción las cuales son de distinto origen . Es de vital importancia el conocimiento sobre la sorción de los alimentos para así saber su actividad de agua para poder conocer su estabilidad durante el tratamiento y el lmacenamiento con el cual llegaremos a poder conservarlo i procesarlo aplicando la tecnología necesaria

INTERPRETACIONES TEÓRICAS DE LAS ISOTERMAS DE SORCIÓN.Numerosos autores se dedicaron a establecer para los fenómenos de adsorción y desorción, fórmulas fundadas sobre consideraciones teóricas, que fuesen capaces de explicar los datos experimentales. Entre los modelos teóricos, uno de los mas aplicables a alimentos es el modelo de Brunauer, Emmett y Teller (B.E.T) que corresponde a la siguiente ecuación:

La relación representada por la ecuación anterior sólo se confirma experimentalmente con actividades de agua inferiores a 0.5, pero es suficiente para determinar la capa monomolecular. Con el fin de alcanzar un rango de validez, se propusieron varias modificaciones en la ecuación de B.E.T., pero el interés de esta ecuación reside sobre todo en que permite calcular el peso de la capa monomolecular de agua y el calor de sorción (QS).

III. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Materiales -

Productos secos: harinas, café, hojuelas, etc.

-

2 L Agua destilada

-

250 mL Acido sulfúrico grado reactivo

-

1 Campana de desecación

-

3 Placas de vidrio

-

25 Vasos descartables

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-

1 Termómetro 0-100°C

-

1 Balanza semianalítica

-

1 Estufa

3.2 Metodología: Preparación de las muestras y acondicionamiento en los ambientes a diferentes humedades relativas. -

Escoger una muestra seca y homogénea: 30 g de harina. Hojuelas, café, cereales secos, etc.

-

Determinar el porcentaje de humedad (%H) y porcentaje de materia seca %m.s.)en la muestra, para lo cual se deberá trabajar con 3 – 5 g. de muestra. La muestra debe ser representativa. %m.s. = 100 - %H

-

Prepara las soluciones saturadas y colocarlas en las campanas de vidrio o en su defecto preparar la solución deshidratante con ácido sulfúrico y NaCl.

-

Pesar exactamente 2g. de muestra (m) y colocarlos en los vasos descartables, pesar los recipientes que contienen la muestra (Wi) y tapar inmediatamente para evitar la ganancia de humedad.

-

Colocar adecuadamente los recipientes con su contenido en las campanas evitando que haga contacto con las soluciones.

Muestra

Solución higroscópica

-

La operación debe ser rápida con el fin de evitar la ganancia de humedad.

-

Con los datos obtenidos, calcular la humedad de equilibrio (X) y construir la curva de la isoterma de adsorción.

Cálculo de la humedad de equilibrio

x = humedad de equilibrio = AT /m.s. 8

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m = peso de muestra a ser colocada en cada placa o vaso: 2g. m.s. = Peso de la muestra seca = (%m.s.) m / 100 Wi = Peso de placa + peso de muestra Wf = Peso de placa + peso de muestra (luego de48 h. en la campana de desecación) Ad = Agua adsorbida = Wf – Wi Ai = Agua inicial en cada muestra = (%H)m/100 AT = Agua total = Ad + Ai

Cálculo de Ai: Ai

=

%H x m 100

Completar el cuadro: N° Vaso

Wi

Wf

Ad

Ai

AT

X

%HR (de equilibrio)

Construcción de la curva de Isoterma de Adsorción Graficar X vs %HR

Determinación del valor de monocapa (Xm) y de la constante “C”

Resolver la ecuación de B.E.T y G.A.B.:

Método de B.E.T. Completando el cuadro y resolviendo por regresión lineal (encontrar la pendiente, punto de intersección y coeficiente de relación)

X

Aw

Aw / ((1Aw)X)

Aw / ((1-Aw)X)*

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Ecuación linealizada de B.E.T.: (0.05 – 0.5 Aw)

Y = A + BX Al relacionarlo con la ecuación de línea recta se tiene: A = 1/Xm.C B = (C-1)/Xm.C B/A = C-1 C=| Xm = 1/A.C

Calculo del calor de sorcion (Qs) C = KeQs/RT

Método de G.A.B. Aw / X = α Aw2 + β Aw + ∂

Encontrando los valores de α, β y ∂ resolviendo el sistema de ecuaciones: αN + β (Σ Aw) + γ (ΣAw2) =Σ (Aw/X)

α(Aw) + β (Σ Aw2) + γ (ΣAw3) =Σ (Aw2/X)

α(Aw2) + β (Σ Aw3) + γ (ΣAw4) =Σ (Aw3/X)

N = número de muestras

Para encontrar el valor de Xm, tenemos la siguiente fórmula:

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Resolver por mínimos cuadrados, para lo cual completar el cuadro: Aw

Aw2

X

Aw3

Aw4

Aw2/X

Aw/X

Σ IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN V.

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES VII. BIBLIOGRAFIA VIII. ANEXOS Humedad relativa para cada solución saturada Solución

25°C

40°C

Ácido sulfúrico

0.0

0.0

Cloruro de litio

11.0

11.1

Acetato de potasio

23.0

23.0

Cloruro de magnesio

33.0

30.51

Bicarbonato de sodio

50.0

50.0

Nitrito de sodio

64.0

64.0

Cloruro de sodio

75.0

74.43

Cromato de potasio

87.0

78.0

Nitrato de potasio

93.0

81.78

Agua

100

100

11

Aw3/X

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Solución de glicerol y mezclas ácido sulfúrico-agua para el control de la humedad relativa a 25°C Humedad

Glicerol

Ácido sulfúrico

relativa

(%Peso)

(%Peso)

90

34.9

18.5

75

58.61

30.4

65

69.05

36.0

50

80.65

43.4

40

86.30

-

25

-

55.9

10

-

64.8

Actividad de agua para soluciones de NaCl %p/p

Aw

1.0 3.5 5.0 6.5 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0

0.994 0.980 0.970 0.960 0.950 0.935 0.919 0.902 0.883 0.862 0.839 0.815 0.788 0.759

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LABORATORIO Nº03: SECADO POR AIRE CALIENTE

I.

OBJETIVOS Determinar la curva de secado de productos agroindustriales. Determinar la humedad crítica y velocidad crítica de secado de productos agroindustriales.

II. FUNDAMENTO El secado se define como la eliminación de la humedad de un producto, y en la mayoría de las situaciones práctica la etapa principal durante el secado es la transferencia interna de materia. En los procesos de secado, los mecanismos de transferencia de agua en el producto que se está secando se pueden resumir en los siguientes: movimiento de agua bajo fuerzas capilares, difusión del líquido por gradientes de concentración, difusión superficial, difusión del vapor de agua en los poros llenos de aire, flujo debido a gradientes de presión, y flujo debido a la vaporización-condensación del vapor de agua. Las fuerzas capilares son responsables de la retención del aguan en los poros de los sólidos de construcción rígida, mientras que en sólidos formados por agregados de polvos finos, es la presión osmótica la responsable de esta retención, así como en la superficie del sólido. El tipo de material que se desea secar es un factor muy importante en todos los procesos de secado, ya que sus propiedades físicas y químicas juegan un papel importante durante el secado, debido a los posibles cambios que pueden ocurrir y al efecto de estos cambios en la eliminación del agua del producto. Un material higroscópico es aquél que contiene agua ligada que ejerce una presión de vapor menor que el agua líquida a la misma temperatura. Productos en los que la base principal son carbohidratos, es de suponer que se componen de forma higroscópica, pues los grupos hidroxilos alrededor de las moléculas de azúcar permiten que se creen puentes de hidrógeno con el agua. La interacción entre las moléculas de aguay los grupos hidroxilo conllevan la solvatación o solubilización de los azúcares. En proteínas solubles en agua, tal como la mayoría de las proteínas globulares, los aminoácidos polares están distribuidos uniformemente en la superficie, mientras que los grupos hidrófobos tienden a localizarse en el interior de la molécula. Esta disposición ocasiona la formación de puentes de hidrógeno con el agua, lo que explica la solubilidad de este tipo de proteínas. El principal objetivo de la deshidratación de los alimentos es alargar la vida comercial del producto final. Para ello se reduce su contenido de humedad, a niveles en que se limite el 13

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crecimiento microbiano y se retarden las reacciones químicas deteriorativas. En la mayoría de las operaciones de secado se utiliza aire caliente, habiéndose utilizado este tipo de operación ampliamente a lo largo de mucho tiempo. La configuración básica de un secadero atmosférico de aire es una cámara en la que se introduce el alimento, equipada con un ventilador y conductos que permiten la circulación de aire caliente a través y alrededor del alimento. El agua se elimina de la superficie del alimento y se conduce fuera del secadero junto con la corriente de aire que lo abandona en una operación simple. El aire se calienta a la entrada del secadero mediante intercambiadores de calor o directamente con una mezcla de gases de combustión. Este tipo de secadero se utiliza ampliamente en la elaboración de galletas, frutos secos y verduras troceadas, y en alimentos para animales domésticos. En general, el fenómeno de secado depende de las características de transferencia de calor y materia para el aire de secado y el alimento. En el secado en un secador atmosférico hay dos tipos de fenómenos, el calentamiento del producto y al reducción del contenido de humedad, ambos en función del tiempo. En la figura 1 se dan los perfiles de humedad y temperatura en función del tiempo de secado. Ciertos tipos de secaderos exponen al alimento a la corriente directa de are caliente, que calienta el producto y elimina el vapor de agua. Sin embargo, la naturaleza de algunos alimentos no permite la exposición directa al aire caliente, y el calentamiento se lleva a cabo por medio de intercambiadores de calor, que previenen el contacto directo entre el producto y el medio calefactor. El primer tipo de secaderos se denominan directos, mientras que el segundo tipo se llaman secaderos indirectos, aunque en la operación de secado atmosférico se suelen utilizar los de tipo directo (Ibarz, 2005).

Figura 1. Perfiles de humedad y temperatura en la deshidratación de alimentos

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III. MATERIALES Y METODOS

3.3 Materiales Muestra -

Frutas, hortalizas.

Materiales -

10 placas petri

-

3 Cuchillos

-

3 Tablas de picar

-

3 Cronómetros.

-

3 recipientes de plástico.

-

1 Regla

-

Rejillas

Equipos -

Estufa

-

Balanza semi-analítica

3.4 Metodología Determinación de humedad de la muestra -

Se determina la humedad de la muestra en estufa pesando las placas Petri y colocando entre 3 a 5 g de muestra fresca.

-

Llevarlo a estufa a 105ºC durante 3 horas.

-

Extraer la placa Petri y obtener los pesos para realizar el cálculo de porcentaje de humedad

Secado por aire caliente -

Acondicionar las muestras teniendo en cuenta una figura geométrica de la cual se pueda calcular su área superficial.

-

Pesar la rejilla a emplear y colocar las muestras acondicionadas.

-

Pesar todo junto y colocarlo en el interior del secador y controlar el peso cada dos minutos hasta que se mantenga contante y luego ampliar el rango de tiempo a 5 minutos hasta que el peso se mantenga contante.

Cálculo de los parámetros de secado -

Xi : humedad en base seca del producto en cada tiempo

-

Xlibre: Humedad libre en base seca (Xlibre = Xi - X*) 15

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-

X*: humedad de equilibrio al final del secado

-

R: Velocidad de secado (R = - ms*ΔXlibre/A*Δt)

-

Determinar humedad crítica Xc y velocidad crítica Rc

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tiempo (min)

Peso de muestra (g)

Xi (Kg H20/Kg m.s.)

X libre (Kg H20/Kg m.s.)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

V. CONCLUSIONES VI. BIBLIOGRAFÌA VII. ANEXOS

16

∆t (h)

∆X

R(KgH2O /m2.h)

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LABORATORIO Nº04: DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA I.

OBJETIVOS Realizar la osmodeshidratación de productos agroindustriales. Verificar el efecto de la temperatura y concentración en el proceso osmótico.

II.

FUNDAMENTO

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA Es el proceso usado para remover agua desde una solución diluida contenida en una membrana semi permeable que está rodeada por una solución más concentrada, ocurriendo una difusión de agua desde la solución más diluida a la más concentrada hasta que se establezca el equilibrio. El soluto es incapaz de difundir a través de la membrana en sentido contrario o puede hacerlo muy lentamente de forma que el mayor resultado de este proceso en la transferencia de agua a la solución concentrada. El proceso de ósmosis puede ser usado para remover agua en trozos de fruta en donde la estructura celular de su superficie actúa como una efectiva membrana semipermeable. De esta forma la deshidratación osmótica resulta ser, en comparación con otros métodos de secado, más eficiente enérgicamente, pues permite remover parte del contenido de agua en la fruta sin la necesidad de que esta pase a través de un cambio de fase. La preservación por métodos combinados es un proceso de conservación que consta de dos etapas, en la primera etapa se logra la concentración de la fruta por medio de una deshidratación osmótica, y en la segunda mitad se utiliza un secado convencional por aire caliente, liofilización, secado al vacío o congelación. El producto así obtenido presenta características especiales que determinan una elevada calidad organoléptica. La pre concentración osmótica normalmente solo se realiza hasta alcanzar una reducción en peso del 50% ya que una reducción posterior demanda tiempo a causa de la disminución de la velocidad de remoción de agua.

VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 1.

Las frutas deshidratadas por este método no están sujetas a altas temperaturas, durante largos períodos de tiempo, por lo tanto el daño en el color y sabor es mínimo.

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2.

Cuando se usa el azúcar o jarabe como agente osmótico se previene pérdidas de sabor.

3.

La alta concentración previene la decoloración, la reacción enzimática, mejorando el color sin tratamiento químico.

4.

Como el agua es removida por ósmosis algo de ácido sale del fruto, esto confiere un producto más blando y dulce (CHEFTEL, 1977).

DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DE FRUTAS Y VEGETALES La deshidratación osmótica consiste en sumergir un producto alimenticio en una solución con una alta presión osmótica, lo cual crea un gradiente de potencial químico entre el agua contenida en un alimento y el agua en la solución, originando el flujo de agua desde el interior de producto, para igualar los potenciales químicos del agua en ambos lados de las membranas de las células del vegetal, estas son semipermeables y permiten el paso del agua y muy poco el del soluto, produciéndose, como efecto neto, la pérdida del agua por parte del producto (LENART y FLINK 1984, MOLANO, SERNA Y CASTAÑO, 1996).

FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DEL PROCESO En la selección de cualquier solución osmótica a usarse se debe tener en cuenta lo siguiente: -

Una solución con mayor peso molecular tendrá mejor efecto osmótico que aquella de bajo peso molecular.

-

Una solución con bajo peso molecular favorecerá el ingreso de soluto al producto más que la salida de agua desde el producto. Este es el caso de la sal común.

-

Cuando existe mayor madurez en el producto o se usan temperaturas más altas, se pueden usar soluciones de sustancias de tamaño molecular mayor, porque el producto presenta una estructura más abierta a nivel de la pared celular.

III. MATERIALES Y METODOS 3.1. Materiales Muestra: - Muestras alimenticias Materiales: 18

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- 4 beakers 500 ml - 4 beakers 250 ml - 1 Balanza semianalítica - 1 Cocina - 4 Cuchillos - 4 tablas de picar - 2 Termómetros 0-100°C - 1 Bandeja

Reactivos: - 3 L Agua destilada - 1 kg Azúcar - 1 kg Cloruro de sodio

3.2. Metodología Osmodeshidratación con jarabe de sacarosa - Preparar soluciones de azúcar (jarabe)al 30, 60 °Brix - Pelar y cortar la fruta en cubos de 1-2 cm de lado - Pesar la fruta (Po). - Poner la fruta en trozos en vasos, llenar los frascos con las soluciones preparadas. La relación de fruta/jarabe debe ser igual a 1/3 en partes. - Se mantendrá las frutas completamente sumergidas. - Después de cada hora de jarabeo agitar permanentemente a temperatura ambiente (25°C) se saca la fruta limpiando cuidadosamente los restos de jarabe y se pesa. - Calcular el % PP: - %PPi = (Po-Pi)/Po - Graficar peso vs. Tiempo y %PP vs tiempo - Repetir la experiencia a 60ºC durante el mismo tiempo. Osmodeshidratación con sal - Cortar un trozo de filete de pescado o carne - Pesar (Po) - Colocar el trozo de carne en una superficie lisa y cubrirlo totalmente con sal en una relación 1:2 en partes (una parte de sal por dos partes de carne). 19

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- Pesar la carne cada hora, para lo cual se separa la sal húmeda y se volverá a cubrir con sal. - Graficar peso de la carne vs. tiempo. - Graficar peso vs. Tiempo y %PP vs tiempo

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Osmodeshidratación con jarabe de sacarosa

Cuadro Nº1: 30ºBrix PESO (g) PRODUCTO

TIEMPO

25ºC

%PP 60ºC

25ºC

60ºC

0h 1h 2h 3h 4h 0h 1h 2h 3h 4h

Cuadro Nº2: 60ºBrix PESO PRODUCTO

TIEMPO

25ºC

%PP 60ºC

0h 1h 2h 3h 4h 0h 1h 2h 3h 4h 20

25ºC

60ºC

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Cuadro Nº3 PRODUCTO: TRATAMIENTO

Características organolépticas generales a las 4 horas

25°Cx 30 Brix 25°Cx 60 Brix 50°Cx 30 Brix 50°Cx 60 Brix

Osmodeshidratación con sal Cuadro Nº4

Producto:______________________________

Tiempo

Peso

%PP

Color

0h 1h 2h 3h 4h

V.

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES

VII. BIBLIOGRAFÍA

21

Olor

textura

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LABORATORIO Nº05: PERMEABILIDAD DE ENVASES I.

OBJETIVOS Caracterizar los diferentes materiales de envases de productos agroindustriales. Determinar la permeabilidad de diferentes materiales de envases a diferentes factores externos.

II.

MATERIALES Y METODOS 2.1. Materiales Muestra: Paquetes de galleta de soda Materiales: - Empaques: bolsa blanca, bolsa de avena, bolsa negra, bolsa de papel, papel de cuaderno, papel celofán (vinifan), bolsa de fideo, bolsa de galleta, bolsa de aluminio, envases de plástico con tapa y envase de cartón delgado para galletas. - Esencia de naranja - Campanas de desecación - Balanza analítica - Cinta adhesiva - Tijeras

2.2. Metodología Para olor y sabor - Colocar 4 galletas en los diferentes envases y sellarlos. - Colocar los empaques en un desecador que contenga la esencia de naranja - Dejar herméticamente sellado los empaques en el desecador durante 15 días. - Al cabo de los 15 días evaluar las características sensoriales de olor y sabor.

Para vapor acuoso - Empacar en los diferentes materiales de envase 1 galleta de soda. - Previamente pesar el empaque y luego pesar la galleta empacada. - Colocar los empaques en un desecador durante 15 días. - Controlar los pesos cada 2 días

22

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III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Anotar las características organolépticas (olor y sabor) y los pesos de los empaques de acuerdo a la metodología indicada..

Cuadro 1. Características organolépticas por cada tipo de envase luego de 15 días de almacenamiento Producto: Muestra de envase

Olor

Sabor

Observaciones

Cuadro 2. Control de pesos de los empaques de galleta almacenados durante 15 días Producto: Muestra de envase

P1

P2

P3

IV. CONCLUSIONES V.

RECOMENDACIONES

VI. BIBLIOGRAFÌA

23

P4

P5

P6

P7

P8

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LABORATORIO Nº06: CONSERVACIÓN POR FRÍO I.

OBJETIVOS Realizar la evaluación de conservación por variación de la temperatura de almacenamiento Evaluar el efecto de la temperatura en los productos agroindustriales.

II.

MATERIALES Y METODOS 2.1. Materiales Muestra: Frutas y hortalizas Materiales: - 1 Balanza semi-analítica - 1 congeladora - 1 refrigerador - 2 Termómetros 0-100°C - 4 Recipientes de plásticos

2.2. Metodología

- Codificar las materias primas de acuerdo a los tratamiento a evaluar: T1: Temperatura ambiente T2: Temperatura de refrigeración T3: Temperatura de congelación - Evaluar organolépticamente las materias primas codificadas: color, textura, forma, entre otros. - Pesar cada una de las materias primas - Tomar la temperatura en cada uno de los ambientes de almacenamiento - Controlar durante una semana cada dos días las características organolépticas y el peso.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Anotar las características organolépticas y los pesos de las materias primas antes de someterlas a los diferentes tratamientos y durante la experiencia.

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Cuadro 1. Características organolépticas y control de peso de las materias prima Producto: Tratamiento

Parámetros

Control 1

Peso T1

Color Textura Observaciones Peso

T2

Color Textura Observaciones Peso

T3

Color Textura Observaciones

IV. CONCLUSIONES V.

RECOMENDACIONES

VI. BIBLIOGRAFÌA

25

Control 2

Control 3

Control 4

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LABORATORIO Nº07: ESCALDADO DE FRUTAS Y HORTALIZAS I.

OBJETIVOS Realizar el escaldado de frutas y hortalizas. Determinar el tiempo óptimo de escaldado. Verificar el efecto del pH de la solución, concentración, tiempo y temperatura de escaldado en la intensidad de emparedamiento. Verificar el efecto del escaldado en la retención del color.

II.

FUNDAMENTO El escaldado se aplica antes del procesado para destruir la actividad enzimática de frutas y verduras. Esta manipulación no constituye, en sí misma, un método de conservación, sino tan solo un tratamiento normalmente aplicado en las manipulaciones de preparación de la materia prima, o previa a otras operaciones de conservación (en especial la esterilización por el calor, la deshidratación y la congelación). El escaldado se combina también con la operación de pelado y/o la limpieza con objeto de conseguir un ahorro tanto en los gastos de inversión y de espacio como de consumo energético. Algunas verduras (por ejemplo: cebolla, pimientos verdes) no requieren un tratamiento térmico de escaldado (que evita su actividad enzimática durante el almacenamiento) pero si no se escaldan o si el escaldado es insuficiente, la mayor parte de ellas se deteriora considerablemente. La adecuada inactivación de las enzimas requiere un recalentamiento rápido hasta una temperatura determinada, el mantenimiento a esta durante el tiempo necesario y un enfriamiento rápido hasta una temperatura próxima a la del ambiente. Los factores que determinan el tiempo de escaldado son los siguientes: 1. El tipo de fruta o verdura 2. Tamaño 3. Temperatura de escaldado 4. Sistema de calentamiento. (FELLOWS, 1994)

Uno de los objetivos del escaldado es la inactivación enzimática, las temperaturas máximas utilizadas en los procesos de congelación y deshidratación resultan insuficientes para la inactivación de las enzimas. Si el alimento no se escalda se produce, durante su

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almacenamiento, cambios no deseados sobre su valor nutritivo y características organolépticas.

La resistencia térmica de las enzimas se caracteriza por sus valores D y Z. Entre las enzimas responsables de pérdidas en el valor nutritivo y modificaciones de las características organolépticas de frutas y verduras se encuentran la lipooxigenasa, poligalacturonasa, la clorofilasa. Dos enzimas termo resistentes en la mayor parte de las verduras son la catalasa y la peroxidasa. Si bien estas no se hallan implicadas en los procesos de alteración durante el almacenamiento, son importantes pues se utilizan para determinar la eficacia del escaldado. La peroxidasa es la más termo resistente de las dos y la ausencia de la actividad peroxidasa indica que otras enzimas menos termo resistentes han sido destruidas (CASP, 1999).

El escaldado reduce el número de microorganismos contaminantes presentes en la superficie de los alimentos y contribuye, por tanto, al efecto conservador de las operaciones sub siguientes. Es una operación de una particular importancia en la esterilización por el calor ya que del tiempo y temperatura de esterilización dependerán del grado de reducción alcanzado por el escaldado en la tasa de contaminación. Si el escaldado resulta insuficiente, el numero de microorganismos en los alimentos no escaldados. Si el escaldado resulta insuficiente el número de microorganismos presentes en los alimentos no se reducirá. Por otra parte, el escaldado reblandece los tejidos vegetales, facilitando el llenado de los envases y la eliminación del aire de los espacios intracelulares, lo que permite la obtención de un espacio relativo en el espacio de cabeza. (FELLOWS, 1994)

III. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales Muestra: - Frutas - Hortalizas verdes - Tubérculos

Materiales: - 1 Cocina 27

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- 2 Ollas pequeñas - 2 coladores - 1 Balanza semianalítica. - 1 licuo extractor - 4 beakers 250mL. - 6 Placas petri - 1 Cronómetro. - 1 Termómetro - 1 pHmetro - 4 Cuchillos - 4 Tablas de picar - 10 Tubos de ensayo - 1 Gradilla - 2 Pipetas 1 ml - 2 Pipetas 5 ml

Reactivos: - 3 L Agua - 100 g Ácido cítrico - 100 g Bisulfito de sodio - 100 g Cloruro de sodio - 50 ml Solución de guayacol - 50 ml Peróxido de hidrógeno

3.2 Metodología Escaldado de frutas y hortalizas trozadas - Preparar soluciones de escaldado: - Agua. - Agua con 1% de ácido cítrico. (medir el pH ) - Calentar las soluciones a 100ºC y mantenerlo caliente. - Cortar las frutas y hortalizas en cubos del mismo tamaño (1-2 cm) y colocarlas en soluciones de escaldado durante los siguientes tiempos de permanencia: 2, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 segundos. - Dejar una porción sin escaldar en contacto con el medio ambiente como testigo. 28

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- Observar los cambios de color (IP) a las 12 horas. PRODUCTO pH = Tiempo

pH = IP

tiempo

IP

Escaldado de frutas enteras - Lavar y acondicionar las frutas (manzanas. Duraznos, etc.) - Preparar agua caliente a 100ºC - Sumergir las frutas enteras durante 1 min., 3min, 5 min., 10 min., y 15 min. - Obtener la pulpa de los productos escaldados - Dejar como testigo una muestra de fruta sin escaldar - Observar el cambio de color (IP) en la pulpa después de una hora y comparar con el producto fresco. - Usar escala anterior.

Tiempo (min)

Color cascara

Color de

Textura fruta

aroma

pulpa

Apariencia de la fruta

Escaldado de hortalizas verdes - Cortar hortalizas verdes en trozos y sumergir en agua a 100ºC durante: 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60 , 90, 120, 150, segundos; 3, 5, 8, 10, 15, 20, 25 min. - Dejar una muestra al medio ambiente como testigo y observar la variación de color y textura inmediatamente de realizar la experiencia y a las 24 horas.

29

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- Usar escala arbitraria (Ver anexo).

Observaciones inmediatamente después

Observaciones a las 24 horas

de concluida la experiencia Tiempo

IC

tiempo

IC

Escaldado de vapor - Preparar muestras enteras de hortalizas (brócoli, alcachofa) - Colocar las muestras en una fuente de vapor de agua, por los siguientes tiempos: 1 min., 3 min., 5 min., 8 min. Y 10 min. Tiempo

IC

textura

Verificación de la inactivación enzimática en el escaldado - Cortar pequeñas cantidades de muestra escaldada (5g.) - Colocar la muestra en un mortero con una pequeña cantidad de arena - Agregar 5 mL de agua destilada y moler la muestra - Agregar otros 5mL de agua destilada mezclar y transferir el contenido en un tubo de ensayo. - Agregar 1mL. de solución de guayacol al 1% y 1 mL. de peroxido de hidrógeno al 0.5%. Mezclar bien invirtiendo el tubo. - La aparición de un color rojizo indica la presencia de actividad enzimática. Si no aparece ningún color rojizo, quiere decir que el escaldado fue suficiente o que no hay indicios de actividad enzimática.

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V.- RESULTADOS Y DISCUSIONES VII.- CONCLUSIONES VIII.- RECOMENDACIONES IX.- BIBLIOGRAFÌA X.- ANEXOS ESCALA ARBITRARIA DE MEDICION DE LA INTENSIDAD DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO (IP) IP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

COLOR Similar al producto fresco

Ligeramente pardo Color pardo Pardo intenso Color negro Color negro intenso

ESCALA ARBITRARIA DE RETENCIÓN DE COLOR VERDE IC

COLOR

10

Color verde brillante

7

Color verde similar al producto fresco

4

Color pardo verdoso (pérdida parcial del color

1

verde Color pardo (pérdida total de color verde)

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LABORATORIO Nº08: PASTEURIZACIÓN I.

OBJETIVOS Pasteurizar la leche y el jugo de frutas. Evaluar el efecto del tiempo y temperatura de pasteurización en muestras de jugo de frutas y leche. Determinar el valor Upo en la pasteurización de productos envasados.

II.

FUNDAMENTO LA PASTEURIZACIÓN: Tratamiento térmico que consigue la destrucción de microorganismos sensibles al calor. Su nombre se debe a Luis Pasteur, que utilizó el calor por primera vez para controlar el deterioro del vino. En la pasteurización se utiliza temperaturas menores a 100 °C, suficientes para destruir las formas vegetativas de un buen número de microorganismos patógenos o saprofitos. Las bacterias esporuladas y otras denominadas termodúricas resisten normalmente a este proceso, pero su desarrollo está limitado por el pH. Muchos aliento sobretodos bebidas se pasteurizan; la leche es el ejemplo más clásico. Los alimentos pasteurizados son inocuos pero debido a la posibilidad de que contengan microorganismos súper vivientes, su tiempo de vida útil es corto y requieren ser conservados en frío. La pasteurización consiste en calentar el alimento a temperaturas menores a 100 °C durante unos minutos o segundos, por ejemplo a 72 °C durante 15 ó 20 segundos; este tipo de procedimiento se utiliza sobre todo en la leche y en bebidas aromatizadas con leche, así como en zumos de frutas, cervezas y algunas pastas de quesos. Estos productos se envasan en cartón plastificado o parafinado y en botellas de vidrio. Los alimentos pasteurizados se conservan solo unos días ya que aunque los gérmenes patógenos se destruyen, se siguen produciendo modificaciones físicas y bacteriológicas. La pasteurización es uno de los métodos más comunes de conservación de los alimentos mediante un calentamiento que de destruye los microorganismos y enzimas que lo dañen. El tratamiento térmico requerido no es único ya que se pueden emplear varias condiciones de tiempo – temperatura, para lograr el objetivo, pero se prefieren los de altas temperaturas y cortos tiempos. Seguidos de un descenso brusco de temperatura, para garantiza la eficiencia del procedimiento.

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Paralelamente a la destrucción de microorganismos patógenos, también se eliminan los más termo sensibles, como los coniformes, y se inactiva la fosfatasa alcalina, pero no así las esporas o la peroxidasa, ni las bacterias un poco más termo resistentes, como las lácticas; es decir, la leche pasteurizada todavía tiene una determinada cuenta microbiana, principalmente de bacterias lácticas (no patógenas pero si fermentativas), y requiere de refrigeración ya que su vida de anaquel es tan solo de algunos días. Cuadro N 1. OBJETIVOS DE LA PASTEURIZACIÓN DE DIVERSOS ALIMENTOS

ALIMENTO

Zumo de frutas

Cerveza

OBJETIVO PRINCIPAL

Inactivación enzimática (pectinesterasa y poligalacturonasa) Destrucción de microorganismos causantes de alteraciones (levaduras salvajes, especies de lactobacillus y levaduras residuales, especies de saccharomyces)

OBJETIVO SECUNDARIO pH < 4.5 Destrucción de gérmenes causantes de alteraciones (levaduras y hongos)

CONDICIONES MÍNIMAS DE TRATAMIENTO 65°C x 30min. 77°C x 1 min. 88°C x 15 seg. 65°C a 68°C x 20 minutos, en botellas. 72°C a 75°C, durante 1- 4 min. 900 a 1000Kpa

pH > 4.5

Leche

Destrucción de gérmenes patógenos: Brucilla abortis, Mycobacterium tuberculosis, coxiella burnetti

Destrucción de enzimas y gérmenes causantes de alteraciones

65°C x 30min 71.5°C x 15 seg.

Huevo líquido

Destrucción de gérmenes patógenos, salmonela

Destrucción de gérmenes causantes de alteraciones

64.4°C x 2.5 min. 60°C x 3.5 min.

III. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales - Jugo o néctar de fruta (marcas comerciales) - botellas de vidrio - 2 Termómetros mercurio 0 – 120°C - 1 Cronómetro - 1 Cocina

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3.2 Metodología Pasteurización de productos envasados - Acondicionar los frascos de néctar, destapándolos y realizar un perforación en medio de la tapa para introducir una termocupla. - Sellar herméticamente. - Verificar que el sensor llegue en el punto más frío del frasco. - Llevar los envases a un baño de agua caliente. - Calentar los productos envasados. Medir cada dos minutos la temperatura del interior de producto envasado que tiene el sensor (Ti) y la temperatura del medio de calentamiento simultáneamente (Tr). - Una vez caliente el medio de calentamiento a la temperatura deseada, mantener la temperatura del medio constante (Tr =T1) por el tiempo de procesamiento indicado (tp). Realizar los dos tratamientos: Tratamiento 1: T1 = 80°C, tp = 30 min Tratamiento 2: T1 = 90°C, tp = 15 min - Enfriar el producto colocando agua fría a la temperatura inicial de T2 (20°C) - Graficar la Tº del interior del producto (Ti) y la Tº del medio de calentamiento (Tr) vs. tiempo (t) en el mismo gráfico. - En el grafico encontrar: CUT, tp y tiempo de enfriamiento (te) .

tp T°

t e

CUT

T1

Medio de calentamiento Producto

t - Calcular la velocidad letal para cada tiempo Li = 10 (Ti-Tref)/Z Donde: Tref = Temperatura de referencia 34

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El valor de Tref y Z se tomará de las recomendaciones bibliograficas o según: B. fulva:

T= 200°F

Z =16°F F = 1mim

Mohos y Levaduras :

T= 150°F

Z = 12°F

F = 9 min

Ti = Temperatura interior del producto - Completar los cuadros: Producto:…………….. Microorganismo de referencia: Tratamiento 1: tp =

Z=

T1 =

Tiempo

Ti

Tr

(min)

(°C)

(°C)

Tref =

T2 =

Li

Log (T1-Ti)

Log (Ti-T2)

Producto:…………….. Microorganismo de referencia: Tratamiento 2: tp =

Z=

T1 =

Tiempo

Ti

Tr

(min)

(°C)

(°C)

Tref =

T2 =

Li

Log (T1-Ti)

Log (Ti-T2)

- Graficar Li vs. t - Calcular el valor de FT (del proceso) para cada tratamiento FT (proceso) = ∑ Li ∆t

(min.)

- Comparar ambos valores de FT y compararlos con el valor mínimo permitido

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- Luego de una semana abrir el frasco pasteurizado (de evaluación ), verificar la acidez, las características organolépticas Y MICROBIOLOGICAS - Graficar log (T1-Tr) vs t - Encontrar por regresión lineal la pendiente de de la porción recta de la curva de calentamiento y enfriamiento - Encontrar el valor de fh y fc: Pendiente de la porción recta de la curva de calentamiento = - 1/fh Pendiente de la porcion recta de la curva de enfriamiento = - 1/fc

Determinación de los parámetros de tratamiento térmico Producto: Microorganismo de referencia: Tratamiento N°:

Tref = T1 =

PARAMETRO

tp =

VALOR

T1 (temperatura del medio de calentamiento cuando es constante) T2 (Temperatura inicial del medio de enfriamiento) To (temperatura inicial del producto) CUT: tiempo de calentamiento) Tp : tiempo de procesamiento térmico a T1 (Tr =cte) Te : tiempo de enfriamiento Tg : Temperatura mas alta alcanzada por el producto g = T1- Tg fh Fc U = FTx10(Tref- T1)/Z FT(proceso) =

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES V.

Z=

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES VII. BIBLIOGRAFÌA

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LABORATORIO Nº09: ESTERILIZACIÓN I.

OBJETIVOS Elaborar hortalizas envasadas, comercialmente estériles. Calcular el valor de Fo para el producto elaborado y esterilizado en la autoclave. Evaluar mediante los diversos métodos, la curva de evolución de la temperatura con el tiempo.

II.

FUNDAMENTO

LA ESTERILIZACIÓN Los tratamiento esterilizantes más drásticos suelen aplicarse a los alimentos poco ácidos (pH > 4.6), envasados en recipientes herméticos (alimentos enlatados, por ejemplo). Las temperaturas de tratamiento oscilan generalmente entre 115ºC y 150ºC. La esterilidad de los alimentos enlatados de escasa acidez exige que se encuentren libres de patógenos y de microorganismos capaces

de multiplicarse en el alimento bajo

condiciones de almacenamiento normal, no refrigerado. Es preciso destruir las esporas de Clostridium botulinum que, de lo contrario, germinarían, se multiplicarían y producirían su letal toxina. Los tratamientos aplicados a los alimentos poco ácidos superan con frecuencia a los necesarios para la termo destrucción del Clostridium botulinum, es decir disminuir doce veces la magnitud de su recuento inicial (12D). Cuando se espera que sea alto el riesgo de crecimiento de bacterias termófilas, se aplican tratamientos térmicos más drásticos como ocurre en los alimentos con destino a países de climas tropicales. La presencia de esporas de Clostridium botulinum en alimentos ácidos (pH < 4.6) carece prácticamente de significado (ya que no ha podido demostrarse el crecimiento de estos microorganismos a pH inferiores a 4.7). Un alimento comercialmente estéril, puede definirse como un producto que ha sido sometido a un tratamiento térmico, de tal manera que no sufre alteración en condiciones normales de almacenamiento, ni supondrá un peligro para la salud del consumidor. La severidad del proceso térmico está expresada en unidades estándar, los cuales miden los efectos letales acumulados de la temperatura de procesamiento y el tiempo en el cual el producto es calentado. La unidad utilizada para la esterilización es el valor de F, definido como el equivalente en minutos, a una temperatura de referencia dada, a todo calor necesario para destruir esporas o células vegetativas de un organismo particular. 37

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EFICIENCIA DE LA ESTERILIZACIÓN Cuando los microorganismos y/o las esporas de bacterias son cometidos a un tratamiento térmico o cualquier otra clase de procedimiento esterilizante/desinfectante, no todos los microorganismos mueren a la vez. En vez de esto, una cierta porción es destruida en un periodo de tiempo dado mientras que el resto sobrevive. Si los microorganismos que sobreviven son una vez más sometidos al mismo tratamiento, por el mismo periodo de tiempo, una porción igual de estos serán destruidos, y así sucesivamente. En otras palabras, una dada exposición a agentes esterilizantes o desinfectantes siempre elimina la misma porción del recuento inicial de cada etapa, con lo cual la cinética de la muerte térmica, en condiciones isotérmicas, es claramente del primer orden. El efecto letal de la esterilización en los microorganismos puede entonces ser expresado matemáticamente como la siguiente función logarítmica: K . t = log Nt/Nº Donde: Nº = número de microorganismos (esporas) originalmente presentes (recuento inicial) Nt = número de microorganismos (esporas) presentes luego de un tiempo dado de tratamiento (t) k = constante específica de la reacción de muerte térmica (1/s) t = tiempo de tratamiento (s)

Esta fórmula da como resultado una línea recta cuando se dibuja como un gráfico semilogaritmico con el tiempo de tratamiento expresado en el eje lineal de la abscisas y el número de sobrevivientes en el eje de las ordenadas (Figura 1). La constante de reacción indica cuán rápidamente ocurre la destrucción de microorganismos (o constituyentes) a una temperatura constante. Los microbiólogos de alimentos usan el valor D para indicar el tiempo de calentamiento necesario, a temperatura constante T, para destruir el 90% de la población presente. Esto implica una reducción de la concentración en 10 veces. Este es el tiempo mostrando en la figura 1.

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Nº de sobrevivie ntes (N) N1 N2

Dt t1 t2

Tiempo (t)

Figura 1. Curva de sobrevivientes o Log N = No – (k - / 2.303)(t - to)

Las unidades para D(t) son magnitudes de tiempo (segundos o minutos), y las unidades para k(T) son inversas de tiempo. Una función logarítmica nunca puede alcanzar el valor cero. En otras palabras, la esterilidad definida como la ausencia de esporas vivientes en un volumen ilimitado de producto, es imposible de lograr. Un concepto más útil y realista es el de “efecto esterilizante” o “eficiencia de esterilización”. Estos términos establecen el número de reducciones decimales en el recuento de esporas bacterianas logrado por un proceso dado de esterilización. Cada vez que es llevado a cabo un proceso de esterilización, éste puede ser caracterizado por un cierto efecto esterilizante. En cualquier proceso térmico de esterilización, el efecto esterilizante es determinado por la combinación tiempo/ temperatura aplicada. A mayor temperatura y mayor tiempo de retención, el proceso será más eficiente. El efecto esterilizante es expresado por el número de reducciones decimales logrado mediante el proceso. Por ejemplo, tomemos el caso de un efecto esterilizante o valor letal logarítmico de 9. Un efecto esterilizante de 9 indica que de 109 esporas bacterianas que ingresaron al proceso, solamente sobrevivirán 1(100). El efecto esterilizante es independiente del volumen. Log 109 – log 100 = 9 – 0 = 9

El Clostridium botulinum es usado para el cálculo del efecto de la esterilización realizada con el producto dentro del recipiente.

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El equipamiento para la esterilización continua (tratamiento UHT) tiene habitualmente un efecto esterilizante de alrededor de 10 a 12 al ser empleadas las esporas de B. subtilis, y de alrededor de 8 al usarse las esporas del B. stearothermophilus, mientras que el efecto esterilizante del proceso en contenedores no deberá ser menor a 12 cuando se utilizan esporas de Clostridium botulinum. El efecto letal sobre las esporas bacterianas comienza a darse a una temperatura de alrededor de 115ºC y se incrementa muy rápidamente con el aumento de la temperatura. Las bacterias pueden ser divididas en dos grupos: 1.- Aquellas que únicamente existen como células vegetativas (fáciles de matar por calor u otros medios). 2.- Aquellas que existen en estado vegetativo y también como esporas. Mientras que estas bacterias mueren fácilmente ante el calor en estado vegetativo, sus esporas son difíciles de eliminar. VALOR Q10 Como ya se ha mencionado, el efecto esterilizante de un proceso de esterilización se incrementa rápidamente con el aumento de la temperatura. Esto, por supuesto, también se aplica a las reacciones químicas que ocurren como consecuencia del tratamiento térmico. El valor Q10 ha sido introducido como una expresión de este incremento en la velocidad de una reacción. Este valor establece cuantas veces aumenta la velocidad de una reacción si la temperatura del sistema es elevada en 10ºC.

Q10 = k (T + 5) / k (T - 5) (no aplicable a ºF, si a ºC o k)

El valor Q10 para los cambios en el flavo, y en la mayoría de reacciones es de alrededor de 2 a 3, lo que sí se incrementa la temperatura de un sistema en 10ºC, la velocidad de las reacciones químicas se duplica o triplica. Por ejemplo, si una reacción tiene un valor Q10 =3 y requiere de una hora para completarse a 100ºC, sólo requerirá de 1127 de dicho tiempo para completarse a 130ºC, esto es, 2 minutos. Los valores Q10

pueden ser determinados también para la muerte

de esporas

bacterianas, habiéndose encontrado valores dentro del rango de 8 a 30. La variación es tan grande debido a que las diferentes clases de esporas bacterianas reaccionan en forma diferente a los incrementos de temperatura. VALOR Fo

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El valor F a una temperatura de referencia dad, es el tiempo en minutos equivalente a todo el calor destructivo de un proceso con respecto a la destrucción de un organismo caracterizado por un cierto valor Z. Debido a que comúnmente se asume un valor z a 10º C (18ºF), para las esporas, los valores F calculados con este valor se han convertido en estándar y son designados como F0. La temperatura de referencia es habitualmente 121ºC (250ºF). En este contexto debe ser mencionado también que la conexión entre el tiempo y la temperatura de esterilización se puede expresar además según el valor f0 de acuerdo con la siguiente función logarítmica: F0 = (t/60). 10 (T – 121.1ºC)

Donde: t = tiempo de esterilización en segundos T = temperatura de esterilización en ºC Z = un valor que expresa el incremento en la temperatura para obtener el mismo efecto letal en 1/10 del tiempo. El valor Z varía con el origen de las esporas puede ser fijado generalmente en 10ºC. F0 es igual a 1 luego de que el producto es calentado a 121.1ºC durante 1 minuto. Para obtener leche comercialmente estéril a partir de leche cruda de buena calidad, se requiere un valor F0 mínimo de entre 5 y 6. VALORES B* Y C* El rango efectivo de trabajo de los tratamientos UHT es definido también en algunos países por referencia a dos parámetros: Efecto bacteriológico: B* Efecto químico: C* B* está basado en el supuesto de que la esterilidad comercial se alcanza a 135ºC durante 10.1 segundos, con un correspondiente valor z de 10.5ºC. a este proceso de referencia se le da un valor B* de 1.0, representando una reducción de recuento de esporas termofílicas de 109 por unidad. El valor de C* está basado en las condiciones para la destrucción de un 3% de tiamina por unidad. Esto es equivalente a 135ºC por 30.5 segundos con un valor z de 31.4ºC. Un proceso UHT opera satisfactoriamente en lo que respecta al mantenimiento de la calidad del producto cuando se cumple las siguientes condiciones: 41

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B* > 1 C*< 1

III. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales Muestra: - Hortalizas - Cereal: Maíz blanco - Leguminosa Materiales: - 500 g Azúcar - 500 ml Aceite - 500 g Sal - 10 Envases de vidrio con tapas herméticas - 1 Selladora - 2 Termómetros - 2 Termocuplas - 2 Registradores de temperatura - 1 Autoclave - 4 tablas de picar - 4 cuchillos - 1 Cocina - 2 Ollas

3.2 Metodología Preparación de la hortaliza envasada (choclito envasado) - Pelar y desgranar los choclos - Escoger los que estén en buenas condiciones, escaldar a 95ºC por 3 minutos. - Preparar el líquido de gobierno: solución con 5% de azúcar y 2% de sal, calentarlos hasta la temperatura de ebullición. - Llenar los envases con el maíz desgranado y escaldado - Adicionar el líquido de gobierno caliente, a fin de formar el vacío. El llenado debe hacerse hasta el ras del envase de vidrio. - Cerrar herméticamente y colocarlo en el autoclave. 42

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Cálculo del valor de Fo - Colocar el sensor en el punto más frío del envase del vidrio. - Colocar el otro sensor en el ambiente de esterilización (dentro del autoclave), los cables del sensor deben estar protegidos con espaguetis de fibra de vidrio. - Colocar los envases en el autoclave, cerrar herméticamente y procedes a su calentamiento. - Leer los valores que indica cada sensor, cada minuto. - Cuando la temperatura del autoclave sea de 121.1ºC, mantenerlo constante, esperar que la temperatura del autoclave sea dos grados mayor que la temperatura del envase, luego apagar la fuente de calor cuando se llegue este punto. - Anotar cada minuto la temperatura del autoclave y la temperatura del interior del producto. - Calcular la letalidad para cada tiempo: Li = 10 (Ti-Tref)/z Donde: Tref = Temperatura de referencia (Tº = 121.1ºC) Ti = Temperatura interior del producto Z = 10ºC (Cl. Botulinum) Tr = Temperatura de retorta - Completar el cuadro Nº1 (Ver resultados) - Graficar Ti, Tr vs. t en el mismo gráfico.

Autoclave

121.1º C

Producto

t - Graficar Li vs. t 43

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- Calcular el valor de Fo:

Fo = ∑ Li ∆t

(min.)

- Encontrar mediante varios métodos el Tp (tiempo de procesamiento térmico) para los valores de Fo recomendados.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Cuadro Nº1

t (min.)

PRODUCTO Ti (ºC) Tr (ºC)

∑

V.

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES

VII. BLIOGRAFÌA

44

Li

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LABORATORIO Nº10: CONSERVACIÓN POR ATMOSFERA MODIFICADA I.

OBJETIVOS Realizar la evaluación de conservación por atmosfera modificada variando la temperatura de almacenamiento Evaluar el efecto de la temperatura y de atmosferas en los productos agroindustriales.

II.

FUNDAMENTO

El envasado en atmósfera modificada significa la introducción inicial de una mezcla específica de gases en el envasado del alimento, sin posterior control de la atmósfera. Es necesario diferenciar este sistema del almacenamiento en atmósfera controlada, en el que se realiza un control preciso de la composición de la atmósfera durante todo el periodo de almacenamiento. Para conseguir el éxito en la conservación en atmosfera modificada es necesaria una adecuada calidad bacteriológica y control eficiente de la temperatura. Procedimiento/Tecnología El empaque en atmósfera modificada es el empacado de productos alimenticios con una película que funciona como barrera para los gases; el producto queda en un entorno gaseoso modificado para reducir las tasas de actividad respiratoria, disminuir el crecimiento microbiológico y retrasar la putrefacción enzimática. Se prolonga así la vida del producto en el expendio. No debe confundirse este proceso con el almacenamiento en atmósfera controlada, el cual se refiere a instalaciones en las cuales se monitorean continuamente los gases, la temperatura y la humedad del sitio de almacenamiento. También difiere de las capas y películas comestibles que contribuyen a retardar la migración de gases y humedad, pero que no remplazan el empaque en atmósfera modificada El elemento más importante de esta tecnología es la elección de la película polimérica apropiada para cada producto. También pueden utilizarse absorbentes de gases y de humedad para controlar mejor la composición de la atmósfera. El empaque en atmósferas modificadas se aplica tanto a los contenedores en que se envía el producto como a los empaques individuales.

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III. MATERIALES Y METODOS 3.1. Materiales Muestra:Frutas y hortalizas Materiales: - 1 Balanza semi-analítica - 1 congeladora - 1 refrigerador - 4 tablas de picar - 2 Termómetros 0-100°C - 4 Recipientes de plásticos - Bolsas de polietileno de alta y baja densidad

3.2. Metodología

- Codificar las materias primas de acuerdo a los tratamiento a evaluar: T1: Producto envasado en bolsa de polipropileno a temperatura ambiente. T2: Producto envasado en bolsa de polipropileno en refrigeración. T3: Producto envasado en bolsa de polipropileno en congelación. T4: Producto envasado en bolsa de polipropileno perforada a temperatura ambiente. T5: Producto envasado en bolsa de polipropileno perforada en refrigeración. T6: Producto envasado en bolsa de polipropileno perforada en congelación T7: Producto sin envasar a temperatura ambiente. T8: Producto sin envasar en refrigeración. T9: Producto sin envasar en congelación. - Evaluar organolépticamente las materias primas codificadas: color, textura, forma, entre otros. - Pesar cada una de las materias primas - Acondicionar las materias primas de acuerdo a los tratamientos asignados - Tomar la temperatura en cada uno de los ambientes de almacenamiento - Controlar durante una semana cada dos días las características organolépticas y el peso.

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IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Anotar las características organolépticas y los pesos de las materias primas antes de someterlas a los diferentes tratamientos y durante la experiencia.

Cuadro 1. Características organolépticas y control de peso de las materias prima Producto: Tratamient o

Parámetros

Día 1

Día 2

Peso T1

Color Textura Observaciones Peso

T2

Color Textura Observaciones Peso

T3

Color Textura Observaciones Peso

T4

Color Textura Observaciones Peso

T5

Color Textura Observaciones Peso

T6

Color Textura Observaciones

T7

Peso

47

Día 3

Día 4

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Color Textura Observaciones Peso T8

Color Textura Observaciones Peso

T9

Color Textura Observaciones

V.

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES VII. BIBLIOGRAFÌA

48

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LABORATORIO Nº11: CALENTAMIENTO POR MICROONDAS I. OBJETIVOS Verificar el efecto de la potencia y tiempo de permanencia en el calentamiento de los alimentos en el horno microondas. Familiarizarse con el manejo y aplicación del horno microondas.

II. FUNDAMENTO

MECANISMOS DE CALENTAMIENTO MEDIANTE MICROONDAS La absorción de microondas por parte de un material dieléctrico tiene el efecto de la transferencia de la energía de las microondas a éste, con el consiguiente aumento de su temperatura. Los dos mecanismos se presentan a continuación.

A. Polarización iónica: cuando se aplica un campo eléctrico a una solución que contiene iones, estos se aceleran debido a su carga inherente. Las colisiones entre esos iones producen la conversión de su energía cinética en energía térmica. Una solución con alta concentración de iones tendrá

mayor frecuencia de choques y por tanto

aumentara su temperatura.

B. Rotación bipolar: Los alimentos contienen moléculas bipolares, las cuales están orientadas aleatoriamente. Sin embargo cuando se aplica un campo eléctrico estas moléculas se orientan de acuerdo con la polaridad del campo. En un campo de microondas la polaridad cambia rápidamente. Las moléculas polares giran para mantener su alineamiento con la polaridad cambiante, esta rotación provoca rozamiento con el medio que la rodea generando calor.

Cuando mayor es la

temperatura más rápidamente tratan las moléculas de alinearse con la polaridad del campo. En el calentamiento de un material por microondas influyen varios factores como son su forma y tamaño, su estado y otras propiedades del material y del equipo.

CALENTAMIENTO DIELÉCTRICO Y POR MICROONDAS La distinción entre calentamiento dieléctrico o por microondas se basa solamente en la longitud de onda de la luz incidente. Para el calentamiento por microondas, las frecuencias son 915 MHz (896 MHz, en Europa) y 2450 MHz.

49

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Las ondas de radio frecuencia se generan mediante un dispositivo conocido como aplicador, por medio de un magnetrón. Las ondas se transferirán al alimento, colocado en una cavidad entre (horno) por medio de guías de ondas. El alimento se sitúa dentro de la cavidad, y la energía que se absorbe por el alimento causa un aumento en la temperatura, empleando un ventilador mecánico que refleja la radiación al azar o bien moviendo el alimento a través del campo, se logra una distribución más uniforme en el calentamiento. La radiación se refleja por las paredes de la cavidad, cuya temperatura aumenta, haciendo el horno muy eficaz. Puesto que las microondas son muy eficaces para calentar tejidos biológicos, la perdida de radiación puede ser peligrosa para los operarios, siendo los ojos particularmente vulnerables. El equipo de microondas está conformado por las siguientes partes: A.- El Emisor: El cual mediante tubos emisores transforman la corriente eléctrica de la red en radiación microondas. Se emplean 2 tipos de tubas: - Los magnéticos, para potencia de 0.6 a 6.0 KW, a tensiones de 2500 a 7300 V. Su Duración es del orden de 4000 horas. - Los clistrones, para potencias de 30 a 100 KW, a tensiones de más de 30000 V. Más costosos que los magnetrones, su duración es de al rededor de 10000 horas. B.- el conductor de ondas: es un simple tubo metálico de sección rectangular que refleja las ondas sobre sus paredes, como la luz en un chorro de agua de una fuente luminosa. C.- El Aplicador: Equivalente al horno o de forma más general, al recinto de tratamiento térmico. Puede desearse concentrar la energía sobre un eje (aplicador de cavidad mono ondas), o distribuir la energía lo más uniforme posible (aplicador de cavidad multionda).

ABSORCIÓN DE LA ENERGÍA DE LAS MICROONDAS Conforme la onda pasa a través de alimento es atenuada, es decir, pierde energía. Esta energía es la que convierte en calor, en el punto donde se pierde la energía. Cualquier gradiente de temperatura que se desarrolle del alimento es eliminado por los procesos normales de conducción y/o convección. Si la intensidad de la radiación incidente es P0 y la intensidad tras una distancia de penetración ha sido reducida a P: Puede haber ocurrido, dos situaciones extremas. En primer lugar, puede que se haya absorbido escasas cantidad de energía, sin efecto subsiguiente de calentamiento. (esto es casi típico de la relación entre microondas y alimentos congelados). Por el contrario, puede ser que toda la energía absorba muy cerca de la superficie. Para un calentamiento uniforme a lo largo del alimento debería existir un 50

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descenso lineal en la intensidad de acuerdo la onda penetra el alimento. En la práctica, lo que ocurre normalmente es que aparece una pérdida de intensidad exponencial, se pierda fracciones iguales de la intensidad incidente a lo largo de las mismas distancias. La energía de microondas es escasamente atenuada por el hielo. La atenuación también esta influenciada por la temperatura del agua, disminuyendo la atenuación al aumentar la temperatura. Una elevada profundidad de penetración indica que la radiación es escasamente absorbida, mientras una profundidad de penetración corta indica que el calentamiento será predominantemente a nivel superficial., así pues, la cantidad de energía absorbida por un alimento aumentará conforme aumenta la frecuencia de radiación, la intensidad del campo del factor de pérdida. Por encima del punto de congelación, el factor de pérdida para el jamón cocido aumenta al elevarse la temperatura, para la carne normal no hay cambio, y el valor correspondiente al agua destilada disminuye al aumentar la temperatura. Los alimentos congelados absorben mal la energía de microondas y cuando se descongela el alimento demasiado rápido puede aparecer un calentamiento descontrolado. Esto ocurre cuando parte del alimento que han descongelado primero absorben humedad de forma preferente y se vuelve muy caliente, mientras otras áreas permanecen congeladas. Las microondas ofrecen un método de calentar y cocinar alimentos y se ha sugerido su empleo en una amplia gama de operaciones de la industria alimentaria.

POTENCIA ABSORVIDA POR LOS ALIMENTOS En la medida en que la potencia incidente del emisor de microondas no está limitada, la potencia absorbida por el alimento expuesto, respecto a la unidad de volumen, sigue la ley:

Q= 55.6 E2 FK.10-6 Wm-3

Donde: E= Campo eléctrico del equipo (V.m-1) F= Frecuencia de las microondas K= Factor de pérdida característico del producto tratado.

51

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En está ley aparecen 2 factores característicos del equipo y fijados en el momento de la construcción: es el campo eléctrico y la frecuencia de radiación. El factor de pérdida característico del producto tratado es en realidad un factor global:

K= E.tg Ø

Donde: E= Coeficiente dieléctrico Ø= Ángulo de pérdida. Propiedades del factor de pérdida: -

El factor pérdida aumenta sensiblemente con la humedad del producto.

-

Salvo excepciones, el factor de pérdida disminuye ligeramente cuando aumenta la temperatura.

-

Para productos congelados, el factor de pérdida aumenta muy rápidamente durante la descongelación.

-

El factor de pérdida de un producto incrementa con el aumento de su concentración en sales.

-

Las grasas y los aceites absorben mal las microondas y su producto tienen un factor de pérdida tanto más bajo cuanto más rico en grasa es.

-

Son dos las razones que hacen que en condiciones industriales la potencia limitante sea la del emisor: en primer lugar una razón técnica, el deterioro de los tubos provocado por el propio retorno de las ondas hacia ellos. La segunda razón es de tipo económico, toda energía no absorbida provoca menor rendimiento que equivale a una infra carga del equipo lo que conlleva al aumento al costo de inversión específica.

PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN DE LAS MICROONDAS La profundidad de penetración de las microondas viene definida por el factor Z: profundidad a la cual la energía incidente es dividida por un factor e(siendo e la base del logaritmo nepeniano). Esencialmente, Z depende de la frecuencia de radiación del factor de pérdida del substrato expuesto. La profundidad de penetración disminuye a medida que aumenta el factor pérdida. La profundidad de penetración es inversamente proporcional a la frecuencia de radiación. La profundidad de penetración de las microondas es tanto menor cuanto más húmedo es el producto. Por ello, la profundidad de penetración en una patata poco húmeda es de 52

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12.3 cm. En una patata de humedad intermedia es de 3 cm. y en una patata, muy húmeda es de 1.7 cm. DISTRIBUCIÓN DE LA TEMPERATURA EN EL INTERIRO DL PRODUCTO Perfil espacial: coexisten dos fenómenos que provocan un perfil heterogéneo de temperatura en el producto: - La atenuación en profundidad de la energía incidente. - Las pérdidas de calor por convección Cinética de calentamiento: Sin pérdida de calor por

convección, la cinética de

calentamiento de un producto podría escribirse, suponiendo calentamiento homogéneo. En realidad la potencia incidente del horno Qi, admitiendo que esta sea limitante, se reparte entre la potencia absorbida y conservada por el producto Q y la potencia perdida por convección Qc. ASPECTO ECONÓMICO -

Los rendimientos de calentamiento por microondas no son mejores, si no que son peores, en comparación con otros tipos de calentamiento.

-

La unidad de energía producida por microondas es mucho más costosa que la producida por procesos tradicionales.

-

No precisan ventilación potente, como ocurre con los equipos de calentamiento por convección, lo que constituye una economía de energía no despreciable. Las microondas son selectivamente absorbidas por el producto a calentar y no calientan ni el aire ni el ambiente, ni el equipo de horno, ni los posibles accesorios, lo que a menudo lleva a decir que el rendimiento de absorción de microondas es del 100%, pero de ninguna manera el rendimiento global de calentamiento.

III. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales Muestra -

Frutas y hortalizas

Materiales -

12 placas de vidrio

-

4 cuchillos

-

4 tablas de picar

-

1 Horno microondas

-

1 cronómetro 53

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Reactivos -

2 L Agua destilada

3.2 Metodología: -

Lavar y acondicionar el producto.

-

Cortar en forma de cubos (1- 2 cm) en caso de papas o manzanas, en caso de uvas trabajarlas enteras.

-

Tomar muestras del mismo tamaño y colocarlo en el horno microondas a una misma potencia (10%).

-

Evaluar las características organolépticas de los productos (olor, sabor y textura), de los productos según el tiempo de permanencia en el horno microondas (10, 20, 30, 40, 50, 60, 90, 120, 150, 180 segundos).

-

Realizar la evaluación organoléptica como en el caso anterior para potencia de 20 y 30%

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Producto: Potencia: Tiempo

olor

Color

textura

Observaciones particulares

V. CONCLUSIONES VI. RECOMENDACIONES VII. BIBLIOGRAFÌA

54

sabor

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LABORATORIO Nº12: CONTROL DE CALIDAD DE PRODUCTOS ENVASADOS I.

OBJETIVOS Realizar el control de calidad de los productos envasados. Familiarizarse con el manejo de instrumentos de medición de control de calidad.

II.

FUNDAMENTO Pruebas de control de Calidad de Productos Enlatados Entre las pruebas de control de calidad más importantes tenemos:

1. Análisis Físicos A. Apariencia General Externa - Presencia de abolladuras - Presencia de óxidos - Información de la lata (Fecha de fabricación, número de lote, vencimiento) - Dimensiones de la lata (Medidas de cierre) B. Apariencia General Interna - Olores desagradables - Pérdidas del barniz interno - Productos despedazados C. Control de Pesos - Peso bruto - Peso neto (sin el envase) - Peso drenado (sin envase y sin líquido de cobertura) - Peso y volumen de líquido de cubierta D. Vacío - Evita la corrosión y la oxidación - Conserva el aroma y las cualidades nutritivas del alimento. - Alivia las tensiones producidas por presiones internas evitando deformaciones del envase durante el tratamiento térmico. - De 10 a 14 pulgadas de mercurio E. Espacio de Cabeza - De 0.5 a 0.6 cm.

55

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- Un llenado insuficiente favorece la corrosión, mientras que el sobrellenado afecta la eficiencia de las operaciones de cerrado F. Características físicas de la materia prima y líquidos de gobierno - Turbidez - Fibrosidad - Flacidez

2. Análisis Químicos - pH - Acidez - Sólidos solubles - Cloruros - Vitaminas

3. Análisis microbiológicos A. Para conservas de baja acidez (pH > 4.5) - Bacterias aeróbicas y anaeróbicas facultativas mesófilas y termófilas - Hongos y levaduras B. Para conservas de acidez alta (pH < 4.5) - Bacterias esporuladas (Cl. Pasteurianum y los termófilos del agriado B. coagulans) - Hongos y levaduras

ALTERACIONES DE ALIMENTOS ENLATADOS DE BAJA ACIDEZ A. Tipo flan – sour o agriado plano -

Bacillus coagulans o Bacillus stearothermophilus

-

Producción de ácidos a partir de azúcares, sin formación de gas.

-

Disminución acentuada del pH.

-

No presenta hinchamiento la lata, a menos que la fermentación de los ácidos provoque corrosión por desprendimiento de hidrógeno.

-

Reducción del vacío de la lata.

-

Alteraciones en el aroma y a veces enturbamiento de la salmuera, sin que ocurra modificaciones sensibles en el aspecto del producto.

56

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-

El b. coagulans se desarrolla en alimentos a pH alrededor de 4, óptimo de 4 a 4.5. actúa en jugos enlatados de pera, plátano, puré de manzana, en pastas de tomate, entre otros.

-

El B. Stearothermophilus no desarrolla a pH menor de 5.3; actúa en productos enlatados de maíz, arvejas, papa, zanahoria, etc.

B. Por producción de ácidos grasos Clostridium thermosaccharolyticum -

Actúa sobre carbohidratos produciendo ácidos y gases (hinchamiento de la lata)

-

Disminución acentuada del pH (hinchamiento de la lata)

-

Entre los ácidos producidos destaca el butírico, produciendo alteraciones en el aroma (olor a butírico o queso). En productos enlatados de maíz, arvejas papa, espinaca y espárragos, etc.

C. Por producción de gas sulfuro Clostridium nigrificans: anaerobio Gram positivo -

Actividad sobre los aminoácidos azufrados, con formación de H2O. el gas sulfhídrico se combina con el fierro, resultando en la formación de sulfuros, consecuencia del alimento y la superficie interna adquiere coloración oscura.

-

No hay variaciones en el pH. En champiñones arvejas, maíz, arroz, etc.

III. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales Muestra: - Productos envasados (en hojalata y vidrio) Materiales: - 1 micrómetro o 1 vernier - 2 cuchillos - 1 abridor de latas - 1 vacuómetro - 1 pHmetro - 1 Regractómetro - 1 balanza semianalítica - 5 recipientes de plástico - 5 beakers de 250 ml 57

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3.2 Metodología Determinación organoléptica del número de defectos exteriores por unidad - Observar productos enlatados de diferentes marcas comerciales (mínimo 3 productos por marca). - Verificar la presencia de hundimiento, hinchazón, oxidación exterior. - Verificar al tacto la presencia de rugosidad en los bordes. Determinación organoléptica del número de defectos interiores por unidad - Pesar una conserva y verificar: olor, sabores extraños, manchas oscuras, turbidez inadecuada, calidad de la materia prima, etc. Determinación del peso bruto, peso neto, peso drenado, brix y pH - Pesar una conserva - Abrir la conserva y vaciar el contenido - Pesar (peso neto ), separar el líquido de gobierno de la parte sólida y pesar (peso escurrido) - Medir el pH y los grados brix del líquido de gobierno. Control de doble cierre - Cortar con el dispositivo de doble cierre y determinar las siguientes medidas: Altura (H) Espesor de cierre € Gancho de cuerpo (GC) Gancho de tapa (GT) - Luego calcular el traslape mediante la siguiente fórmula: Traslape (T): T = (GC + GT + 1.1ET) – Hm = Traslape (milésima de pulg.) - Verificar las medidas obtenidas con la tabla de especificaciones -

Control de seguridad - Para el caso de frascos de vidrio deberá marcarse con una línea vertical tapa y frasco - Luego aperturar y cerrar suavemente hasta un tope. - Medir la distancia de desplazamiento

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IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Características sensoriales

PRODUCTO

MARCA

Nº DE

Nº DE

UNIDADES

TIPOS DE

DEFECTOS

DEFECTOS

OBSERVADAS

DEFECTOS

TOTALES

POR UNIDAD

Características fisicoquímicas PRODUCTO

MARCA

UNIDADES

PESO

PESO

PESO

º BRIX

OBSERVADAS

BRUTO

NETO

DRENADO

pH

Los resultados obtenidos indicaran el valor promedio

Control de doble cierre PRODUCTO

MARCA

ALTURA (H)

ESPESOR DE

GANCHO DE

GANCHO DE

TRASLAPE

CIERRE (E)

CUERPO (GP)

TAPA (GT)

(T)

Los valores obtenidos se referirán a una unidad

V.

CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES VII. BIBLIOGRAFÌA VIII. ANEXOS

59

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METODOLOGÍA PARA EL CONTROL DE CALIDAD

-

Apariencia externa: se observa a simple vista el estado de producto terminado. La calificación tiene tres niveles: BUENA, REGULAR Y MALA.

-

Peso bruto (PB): Es el peso total de la conserva (peso del producto, líquido de gobierno y envase), esto se determina mediante el uso de una balanza digital.

-

Peso neto (PN): Es la cantidad total del alimento envasado, es decir, la diferencia entre el peso bruto y el peso de envase.

-

Peso drenado (PD): Se obtiene después de colocar la conserva en posición inclinada (en un ángulo de 15º) sobre un recipiente por espacio de dos minutos, se pesa la conserva y se le descuenta el peso del envase.

Los envases constituyen un punto muy importante de control porque sus defectos pueden originar fallas en la hermeticidad, provocando la contaminación posterior al tratamiento térmico y a la alteración del producto terminado. La calidad del mismo está relacionada con la necesidad de lograr un determinado tiempo de vida útil para el producto y de alcanzar una perfecta convivencia – envases.

-

Vacío: Se obtiene utilizando un instrumento llamado vacuómetro, lo que permite conocer la diferencia de presiones entre el interior y el exterior del producto (conserva). Los rangos de vacío son: Frasco: 30 – 60 cm Hg. Jockey: 4.0 cm Hg.

-

Seguridad de cierre: Se determina en los frascos realizando una marca vertical de referencia que abarque la tapa y el frasco. Se gira suavemente la tapa en sentido antihorario y luego se giran en sentido contrario hasta encontrar un tope, se mide el espacio existente entre ambas marcas. El rango de seguridad del cierre esta entre 2 – 5mm.

-

Control de doble cierre: Se realiza a los envases de metal a fin de evaluar la hermeticidad de los mismos. Se lleva a cabo utilizando instrumentos especiales como: abre latas, alicate tipo pinza, vernier y micrómetro. Las medidas a considerar son: Altura (H) 60

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Espesor de cierre (E) Gancho de cuerpo (GC) Gancho de tapa (GT) Luego se calcula el traslape mediante la siguiente fórmula:

T = (GC + GT + 1.1ET) – Hm = Traslape (milésima de pulg.) Doble cierre: La formación de un cerrado hermético es esencial para preservar el producto. Es inútil todo el trabajo de preparar el producto, envasarlo y procesarlo a menos que se haga un doble cierre que garantice el cerrado hermético. Definición: Es la operación en la cuál se somete al conjunto envase/tapa a un acoplado hermético para garantizar así una larga vida útil al producto. El doble cierre se compone de cinco dobleces de hojalata entrelazados y apretados firmemente. Se produce en dos operaciones, el rodillo de la primera operación da forma a la lamina a fin de producir los dobleces, el rodillo de la segunda operación aprieta firmemente los dobleces de la hojalata de manera que el compuesto sellante rellenen los intersticios en el doble cierre y actúe

como sello para evita

filtraciones.

Elementos que componen el doble cierre: Gancho de tapa o del fondo: Es la parte del rizo doblada entre el cuerpo y el gancho del cuerpo. Altura o longitud de cierre: Es la dimensión máxima paralelamente al cuerpo del envase. Traslape: Es la distancia entre los extremos de los ganchos trasladados entre sí. Profundidad del doble cierre: Es la distancia desde el borde exterior del doble cierre hasta la superficie de la tapa o fondo. Gancho del cuerpo: Pestaña doblada que se engancha al terminal. Espesor del doble cierre: Es la dimensión formada por los dos espesores del material con que este hecho el cuerpo del envase, mas los tres espesores del material de la tapa o fondo.

Operaciones realizadas en el doble cierre: 61

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Primera operación (Engargolado): El cierre debe ser curvo en el fondo y estar en contacto con el cuerpo de la lata. Sin embargo debido a los dobleces de lámina del cierre en la soldadura el cierre de primera operación deberá estar un poco más apretado en éste punto solamente y la base estar ligeramente aplanada.

Segunda operación (planchado): El rodillo de la segunda operación aplana el cierre y oprime los dobleces firmemente de manera que el compuesto sellante rellene las partes del cierre no ocupadas por el metal. Una presión excesiva no produce un buen cierre, más aun puede producir un cierre defectuoso. Si el rodillo de segunda operación ejerce demasiada presión sobre el metal, esta presión puede causar que resbalen los ganchos entre sí, lo que se conoce comúnmente como “desenganchamiento”.

Posibles defectos que se pueden presentar en el doble cierre: Picos: Esta es una irregularidad del engargolado de una proyección aguda en forma de “V” abajo del cierre normal. Si se observa esta proyección durante la inspección del doble cierre se debe determinar la causa y hacer la corrección necesaria. Rebaba: Es la condición donde el cierre tiene un borde afilado alrededor del envase en la aparte superior interna del borde la tapa, indicando que ha sido forzado por la parte superior de la pestaña del “Shuck”. Labios: Es una proyección lisa del cierre abajo del fondo de un cierre normal. Cierre incompleto: Esto ocurre cuando la segunda operación de cierre no es completa. El espesor del cierre en los dos lados del traslape es mayor que en el resto del cierre. Desigualación: Ocurre cuando la tapa y el cuerpo no han sido adecuadamente alineados en la cerradura doble y por lo tanto el cierre está completamente suelto en alguna parte del envase.

Fallas comunes que se pueden encontrar en el doble cierre y sus soluciones: Las fallas más comunes que se presentan en el doble cierre son:

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1. Gancho de tapa corto: A. Causas - Profundidad o exceso de metal usado en la profundidad, limita la cantidad de metal disponible para el gancho de tapa. - Material de cierre insuficiente producido por el corte muy pequeño del diámetro del borde de la tapa B. Soluciones - Ajuste de los rodillos de la primera operación del cierre flojo - Ajuste de los rodillos de la segunda operación floja - Rechazar lotes de tapas con el defecto

2. Gancho de tapa largo: A. Causas - Rodillos de la primera operación del cierre muy apretados - Material de cierre excesivo producido por el corte muy grande del diámetro del borde de la tapa B. Soluciones - Ajuste de los rodillos de la primera operación del cierre - Rechazar lotes de tapas con el defecto.

Thickness = Espesor Width = Altura Body Hook = Gancho de Cuerpo Cover Hook = Gancho de Tapa Counter Sink = Profundidad Over – Lap = Traslape Can Body = Espesor de Lámina del Cuerpo Can Lid = Espesor de Lámina de Tapa

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PARÁMETROS DE DOBLE CIERRE Lata Cilíndrica Espesor Envase

Espesor

de cuerpo de tapa (mm)

(mm)

202 x 402

0.20

0.20

8 oz.

211 x 300

0.17

0.20

10,5 oz

211 x 400

0.17

0.20

15 oz

215 x 407

0.17

0.20

A-10

603 x 700

0.28

0.29

Espesor

Espesor

Austral Pack

Espesor

Altura

Profundid

(mm)

(mm)

ad (mm)

1.12

2.95

0.08 1.12 0.08 1.12 0.08 1.12 0.08 1.47

0.20 2.95 0.20 2.95 0.20 2.95 0.20 3.20

3.15 0.20 3.30 0.20 3.30 0.20 3.30 0.20 3.30

0.18

0.25

0.20

Espesor

Altura

Profundid

(mm)

(mm)

ad (mm)

1.40

3.00

Gancho

Gancho Trasla

de cuerpo de tapa (mm)

(mm)

1.90

1.85

0.20 1.90 0.20 1.90 0.20 2.00 0.20 2.15 0.25

0.20 1.85 0.20 1.85 0.20 1.95 0.20 2.15 0.25

pe (mm) 0.89

0.89

0.89

1.14

1.27

Lata Rectangular

Envase

¼ Kg

½ Kg

1 Kg

603 x 304 x 102 603 x 304 x 112 603 x 304 x 302

de cuerpo de tapa (mm)

(mm)

0.23

0.26

0.23

0.26

0.24

0.26

0.20 1.40 0.20 1.40 0.20

64

0.20 3.00 0.20 3.00 0.20

3.60 0.20 3.60 0.20 3.60 0.20

Gancho

Gancho Trasla

de cuerpo de tapa (mm)

(mm)

2.00

1.95

0.20 2.00 0.20 2.00 0.20

0.20 1.95 0.20 1.95 0.20

pe (mm) 1.10

1.10

1.10