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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

“PRODUCCIÓN DE JUGO DE CARAMBOLA (Averrhoa carambola L.) EN POLVO MEDIANTE SECADO POR ASPERSIÓN”

PROYECTO DE TITULACIÓN INTEGRADA PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO BIOQUÍMICO

PRESENTA: BARRIGA TRUJILLO CLAUDIA GUADALUPE Y DOMINGUEZ RUIZ CARLOS JAVIER

CATEDRATICO: IBQ. MARCELÍN MADRIGAL MARGARITA

ASESOR: DR. MIGUEL ABUD ARCHILA

TUXTLA GUTIÉRREZ, CHIAPAS, MÉXICO. OCTUBRE 2013

ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………..4

II.

OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………….....5

III.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………………...5

IV.

JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………6-7

V.

CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE TRABAJO…………………………………8

VI.

PROBLEMAS A RESOLVER…………………………………………………….....9

VII.

ALCANCES Y LIMITACIONES……………………………………………………..9

VIII.

FUNDAMENTO TEÓRICO…………………………………………………………10 VIII.1 Materia prima………………………………………………..………………..10 VIII.1.1 Origen y distribución……………………………………………………….10 VIII.1.2 Producción nacional del fruto de carambola........................................10 VIII.1.3 Producción estatal del fruto de carambola……………………..…........10 VIII.1.4 Taxonomía y morfología de carambola..........................................10-11 VIII.1.5 Variedades………………………………………………………………….12 VIII.1.6 Composición nutricional…………………………………………………..13 VIII.1.7 Propiedades atribuidas……………………………………………………13 VIII.1.8 Requerimientos climáticos………………………………………………..13 VIII.1.9 Tipos de suelo para el cultivo…………………………………………….14 VIII.1.10 Temporada de carambola……………………………………………….14 VIII.1.11 Índice de madurez………………………………………………………..14 VIII.1.12 Calidad de la carambola…………………………………………………14 2

VIII.1.13 Comercialización de la carambola…………………………….............15 VIII.2 Microencapsulación…….………………………………………………..15-16 VIII.3 Secado por aspersión……………………………………………………16-17 VIII.3.1 Elementos de un secador por aspersión………………………………..17 VIII.3.2 Microencapsulación mediante secado por aspersión……………...17-18 VIII.3.2.1 Agentes encapsulantes…………………………………………………18 VIII.3.2.2 Microencapsulación de jugos mediante secado por aspersión…18-20 IX.

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES A REALIZAR........................................................................................................21 IX.1 Materia prima………………………………………………………………......21 IX.2 Metodología………………………………………………………………...21-22 IX.2.1 Desarrollo experimental…………………………………………………….21 IX.2.1.1 Secado por aspersión…………………………………………………….21 IX.2.1.2 Análisis bromatológicos……………………………………………….23-28 IX.2.1.3 Medida de intensidad de color del polvo………………………………..28 IX.2.1.4 Almacenamiento…………………………………………………………..28

X.

RESULTADOS…………………………………………………………………..29-30

XI.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………….31

XII.

FUENTES DE INFORMACIÓN………………………………………………..32-33

XIII.

ANEXOS………………………………………………………………………….34-35

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I.

INTRODUCCIÓN.

Las frutas tropicales, también llamadas exóticas, han comenzado recientemente a presentarse con mayor diversidad en los mercados, siendo muchas de ellas hasta ahora desconocidas para gran parte de la población. Debido a esto, aun existe poco conocimiento en cuanto a la manera de consumirlas lo cual puede llevar a su rechazo (Novillo, 2009). Las ventajas de estas frutas son los mayores rendimientos por hectárea que las tradicionales, ya que al producirse bajo técnicas orgánicas y naturales, guardan un equilibrio de conservación ambiental que propicia nuevas prácticas agronómicas y comerciales para el productor. Ello les da un valor agregado ideal para dirigirlos a mercados con alto poder adquisitivo. La carambola (Averrhoa carambola L.) originaria de Asia tropical es un fruto considerado como exótico por su distintiva forma de estrella mediante un corte transversal, su particular sabor agridulce y su apariencia; además de ser rica en vitaminas A y C, y poseer otras propiedades benefactoras hacia la salud. Esta fruta pertenece a la familia Oxalidaceae, genero Averrhoa, del cual la especie A. carambola es considerada la más importante desde el punto de vista comercial (Narain et al., 2001). Actualmente el fruto de carambola se encuentra presente en numerosos lugares de los trópicos y subtropicos, en países tales como: Australia, Brasil, China, Estados Unidos, México, Tailandia, entre otros. Uno de los procesos más utilizados para alargar la vida útil de los alimentos es el secado (Marques et al., 2007). El secado es un proceso simultáneo de transferencia de masa y calor que consiste en remover parte o casi el total de agua en los alimentos. Existen diferentes métodos de secado, entre ellos, el secado por aspersión. El secado por aspersión es un proceso para convertir un alimento líquido en un polvo por evaporación del solvente. Comparado con otros procesos de evaporación, el secado por aspersión tiene la gran ventaja que el producto pueda ser secado sin mucha perdida de volátiles o componentes termolábiles, como los aromas. El método se basa en atomizar la solución que va a ser secada en forma de gotas muy finas, en el seno de una corriente de gas caliente que generalmente es aire. El aire caliente introducido, alcanza una temperatura que oscila entre 100 y 200 °C. A pesar de dicha temperatura relativamente alta, las gotas del líquido atomizado se calientan solo hasta 40°C debido a la corta duración del secado (fracciones de segundo), lo que evita la degradación del producto, ya que a pesar del aporte de aire caliente, este sustrae calor por la vaporación del disolvente (Voigt, 1982).

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II.

OBJETIVO GENERAL.

Evaluar el efecto del secado por aspersión sobre la calidad nutrimental de jugo de carambola (Averrhoa carambola L.) después del secado y durante el almacenamiento.

III.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.  



Evaluar la calidad nutrimental del jugo de carambola. Evaluar el efecto de los agentes encapsulantes, temperatura del aire de secado y flujo de alimentación sobre la calidad nutrimental del jugo de carambola después del secado por aspersión. Evaluar la calidad nutrimental del jugo de carambola secada por aspersión durante el almacenamiento a temperatura ambiente y en condiciones de refrigeración.

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IV.

JUSTIFICACIÓN.

La fruta debe ser uno de los alimentos imprescindibles en la dieta de cualquier individuo. Se recomienda que comamos entre cuatro y cinco piezas diarias y, sin embargo, asistimos a un paulatino descenso en su consumo (Navarrete, 2011). Partiendo de esta situación, se plantea una manera de contribuir a que la población consuma más el fruto de carambola para así aprovechar sus propiedades nutricionales que contribuyen a la salud del ser humano. En México, la carambola (Averrhoa carambola L.), es un fruto poco conocido, la superficie plantada en áreas tropicales es de alrededor de 100 hectáreas, reportadas en Morelos, Chiapas, Veracruz, Michoacán y Nayarit, pero la superficie se está incrementando por productores innovadores. Por ser una fruta relativamente nueva, la carambola es utilizada únicamente para preparar bebidas frescas. Este fruto presenta una agradable apariencia, propiedades nutritivas y un aporte de fenoles totales que la hace ser una buena aliada para nuestra salud. Por ello su consumo es muy recomendable para personas de cualquier edad incluyendo deportistas, mujeres embarazadas y madres lactantes. La carambola, al ser una fruta rica en agua y pobre en calorías, grasa e hidratos de carbono resulta ideal para incluirlas en dietas de control de peso. La pulpa de esta fruta al poseer fibra soluble presenta la ventaja de tener propiedades laxantes, lo cual hace que su consumo sea bueno para las personas que padecen de estreñimiento, debido a esto es considerado como un laxante natural. Como ya antes mencionado, esta fruta se caracteriza por un bajo aporte en hidratos de carbono, lo que hace de ella un buen alimento para ser ingerida por personas que padecen de diabetes, así como por ser rica en potasio, haciéndola idónea para la hipertensión arterial y afecciones tanto de vasos sanguíneos como del corazón (Burgos, 2012). La carambola además de poseer las propiedades ya antes descritas, contiene vitamina A y C, por lo que esta fruta se recomienda para toda la población, especialmente para aquellas personas que tienen un mayor riesgo de sufrir carencias en dichas vitaminas, como son las personas que no toleran los cítricos, el pimiento u otros vegetales (fuente exclusiva de vitamina C en nuestra alimentación), las personas que llevan dietas bajas en grasa, y por tanto de un escaso contenido en vitamina A, o simplemente personas con necesidades nutritivas aumentadas como la etapa de crecimiento, el embarazo, el estrés entre otros. La vitamina A es esencial para la visión, el buen estado del cabello, la piel, las mucosas, los huesos y para el buen funcionamiento del sistema inmunológico. Mientras que la vitamina C interviene en la formación del colágeno, huesos y dientes, glóbulos rojos, además de favorecer la resistencia a las infecciones y a la absorción 6

de hierro. No obstante la acción antioxidante de ambas vitaminas hace de la carambola una fruta ideal para reducir el riesgo de padecer numerosas enfermedades, tales como las cardiovasculares, las de tipo degenerativo e incluso el cáncer (Burgos, 2012). Dentro del contenido mineral de esta fruta destaca el potasio, el cual es necesario tanto para la transmisión como para la generación del impulso nervioso, para una actividad muscular normal y ser el encargado principal de la hidratación y regulación celular. En base a esta información se plantea la producción de un producto pulverizado para aprovechar de manera integral todas las propiedades nutricionales que el fruto nos puede brindar. Por consiguiente para realizar productos pulverizados a partir del fruto de carambola, el principal factor que afecta a la estabilidad y vida útil de la fruta es su alto contenido en agua, por lo que implementar un método de secado por aspersión es lo más conveniente, ya que el secado por aspersión es un procedimiento por el cual muchas industrias elaboran productos secos cuyas especificaciones son deseables para subsecuentes procesos o para consumirlos directamente. La investigación intensiva y desarrollo de los últimos años ha dado como resultado que este tipo de secado sea un gran competitivo medio para el secado de gran variedad de productos (Masters, 1988). Una de las ventajas de implementar un sistema de secado por aspersión es que usa altas temperaturas sin afectar las características del producto, conlleva a un alto rendimiento, se controlan las variables finales del producto el cual no requiere de otro proceso, y su presentación queda lista para el mercado, además de que es un método de secado rápido (tiempo de residencia del producto entre 10 y 30 s). En los productos secados por aspersión, dentro de sus propiedades se encuentra la larga duración sin contaminación y descomposición, se conservan las características organolépticas, hay una disminución de procesos y mano de obra en su elaboración, entre otros. Debido a esto y a las ventajas de implementar este tipo de secado se decidió trabajar con este método.

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V.

CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE TRABAJO.

El proyecto se realizará en el laboratorio de alimentos y de investigación de posgrado del Departamento de Ingeniería Bioquímica del instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, ubicado en carretera panamericana km 1080 de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México. Las actividades que se realizarán en el laboratorio de alimentos será el análisis bromatológico del fruto, mientras que en el laboratorio de investigación de posgrado se realizará la deshidratación de este por el método de secado por aspersión. Políticas y Normas de la institución. Ser una oferta educativa tecnológica suficiente, a nivel superior y de posgrado, en las modalidades escolarizada y abierta, con perfiles profesionales acordes a los retos de todas las regiones del país. Compartir con la población en general los beneficios del conocimiento, la cultura científica y tecnológica; en particular, proporcionar servicios directos a los demandantes, con la finalidad de coadyuvar al modelo de desarrollo que el país reclama, para alcanzar el bienestar social que demandamos los mexicanos. Objetivo de la institución. Promover el desarrollo integral y armónico del educando en relación con los demás, consigo mismo y con su entorno, mediante una formación intelectual que lo capacite en el manejo de los métodos y los lenguajes, sustentados en los principios de identidad nacional, justicia, democracia, independencia, soberanía y solidaridad; en la recreación, el deporte y la cultura, que le permite una mente y cuerpo sano. Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica. Este departamento se encarga de planear, coordinar, controlar y evaluar las actividades de docencia, investigación y vinculación en las áreas correspondientes a la ingeniería Química y Bioquímica que se imparte en el Instituto Tecnológico, de conformidad con las normas y lineamientos establecidos por la Secretaría de Educación Pública, además de elaborar el programa educativo anual y el anteproyecto de presupuesto del departamento y presentarlo a la Subdirección Académica para la conducente. También se encarga de aplicar la estructura orgánica autorizada para el departamento de procedimientos establecidos.

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VI.

PROBLEMAS A RESOLVER.

Actualmente el consumo de la carambola en el estado de Chiapas es poco conocido debido a las costumbres dietéticas de la población y a la falta de información acerca de estos frutos. En este proyecto, se plantea una nueva forma de consumir la carambola que contribuya a la salud de la población chiapaneca. Así mismo se plantea una manera innovadora en la presentación del producto dándole mayor importancia y que sea probablemente más accesible para la población. Para resolver estos problemas se plantea la elaboración de un producto pulverizado mediante el secado por aspersión para aprovechar de manera integral las propiedades nutricionales de la pulpa del fruto de carambola. Actualmente no existe jugo de carambola en polvo, por lo que el problema radica principalmente en encontrar las condiciones de secado por aspersión que permitan obtener un polvo de carambola que conserve la calidad nutricia del jugo fresco y, que además sea estable durante el almacenamiento.

VII.

ALCANCES Y LIMITACIONES.

Se realizó el secado por aspersión de la carambola exitosamente, junto con algunas determinaciones físico-químicas. Debido al tiempo, fue imposible realizar los análisis bromatológicos y las condiciones de almacenamiento del polvo.

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VIII. FUNDAMENTO TEÓRICO. VIII. 1. Materia prima

VIII.1.1. Origen y distribución La carambola, cuyo nombre científico es Averrhoa carambola L., es una fruta tropical originaria del suroeste de Asia, específicamente Malasia e Indonesia. En América fue introducido a fines del siglo XVIII; actualmente se encuentra este cultivo en un gran número de países tales como: Australia, Tailandia, Brasil, Venezuela, México, Colombia, entre otros. En México, el cultivo comercial de esta fruta existe desde hace más de 10 años, en Morelos, Colima, Veracruz, Chiapas, Tabasco y Sinaloa, incrementando considerablemente su producción (Salinas et al, 2003). VIII.1.2. Producción nacional del fruto Los árboles de carambola pueden producir frutos a los 10 ó 14 meces después de plantarse. Se puede esperar, generalmente, un rendimiento de 4.5 a 18 kg de fruto por árbol por año. A medida que el árbol madura, la producción de frutos se incrementa rápidamente de manera tal que antes del quinto y sexto año se puede esperar un rendimiento de 45 a 68 kg por árbol por año. Los arboles maduros de 7 a 12 años, pueden producir de 112 a 160 kg de fruto o más por año (Nagy et al., 1991). VIII.1.3. Producción estatal del fruto En México, la superficie plantada e incrementando considerablemente en áreas tropicales es de alrededor de 100 hectáreas, reportadas en Chiapas. VIII.1.4. Taxonomía y morfología del fruto En el siguiente cuadro 1 se muestra la taxonomía del fruto de carambola. Cuadro 1. Taxonomía de la carambola

Taxonomía de la carambola

Reino Subreino División Clase Subclase Orden Familia Género Especie Nombre binomial

Plantae Tracheobionta Magnoliophyta Magnoliopsida Rosidae Oxalidales Oxalidaceae Averrhoa A. carambola Averrhoa carambola L.

Fuente: Frutas y vegetales Andean para el mundo, 1998.

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El árbol de carambola, en comparación con otras especies tropicales, es bien resistente; mide alrededor de 5-12 m. de altura, con racimos de pequeñas flores liliáceas que nacen de sus ramas. Se adapta bien a climas tropicales, aunque también puede crecer en climas subtropicales bajos en frío. La temperatura ideal para el desarrollo de esta especie, está considerada entre los 21 y 34 °C (Orduz, 2002). Sus hojas poseen una longitud de 15 a 30 cm y se disponen alternativamente entre las ramas. Las flores son de color lila y están conformadas por cinco pétalos, cinco sépalos, cinco estambres, cinco estaminodios, y un ovario súpero con cinco estilos. El fruto, el cual se cosecha durante todo el año, es una baya carnosa de forma ovoide a elipsoidal variada, con cuatro o cinco aristas longitudinales y redondeadas que al ser cortada transversalmente le dan la forma de una estrella, (figura 1). La superficie es cerosa, tiene de 5 a 15 cm de longitud por 3 a 6 cm de ancho. La cascara es delgada, lustrosa y comestible, de color verde o dorado y amarillo-anaranjado cuando está madura. La pulpa es traslúcida con un color amarillo claro; es jugosa con un sabor que varía de sub-ácido a dulce dependiendo de la maduración (Tello et al., 2002). Los frutos se demoran de 60 a 75 días de la floración hasta madurar, dependiendo de la variedad, prácticas de producción y el tiempo. La madurez es determinada por la experiencia, desarrollo de color y porcentaje de azúcares. La concentración de azucares se eleva y la acidez disminuye conforme el color se desarrolla cuando maduran en el árbol. Cuando alcanzan el desarrollo completo de color (anaranjado), las aristas de los frutos son muy frágiles y son fácilmente dañadas durante el manejo (Campbell y Koch, 1998).

Figura 1. Forma y color del fruto

Usualmente no hay más de 6 semillas por fruto y en ocasiones no se encuentra ninguna. Tienen una longitud de 0.6 a 1.3 cm, son delgadas, de color café y están encerradas en un arilo gelatinoso. Las semillas pierden su viabilidad en unos cuantos días una vez que se extraen del fruto.

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VIII.1.5. Variedades Las principales variedades son Golden Star, Arkim, Cheng Tsey, B-2, B-10 y B-17. Estas últimas tres variedades son malayas y la letra B que poseen antes del número se refiere a la inicial de la palabra Belimbing (Galán y Menini, 1991). -

Golden Star: Es originaria de Florida, Estados unidos. Es un fruto ovoide o elipsoide de tamaño medio, color amarillo dorado, siendo la variedad que presenta un mayor atractivo visual. Su pulpa es muy jugosa y crujiente, y posee alta resistencia a daños mecánicos y a daños por frío en el almacén.

-

Arkim: También procede de Florida, posee un tamaño medio y en la madurez, su color pasa de amarillo dorado a amarillo naranja. Tiene una excelente textura y su sabor es dulce y de baja acidez. Se puede emplear tanto para fruta fresca como para procesado. Al igual que la variedad Golden Star posee alta resistencia a daños mecánicos y por frío.

-

Cheng Tsey: Es originario de Taiwán. Junto con B-10 y merced a unas prácticas agrícolas es el que mayor tamaño alcanza. Es de color naranja cuando está madura y es bastante dulce con una acides baja.

-

B-2: Procede de Malasia, al igual que B-10 y B.17. Fruto algo alargado con un tamaño medio. Posee un color amarillo cuando madura totalmente y es relativamente resistente al transporte, pero su capacidad de almacenamiento no es muy larga.

-

B-10: Fruto grande, de color desde amarillo hasta dorado rojizo o naranja. Posee escasa acides, es jugoso y útil tanto para fruta fresca como para procesado.

-

B-17: Fruto grande y cilíndrico. Presente un color amarillo dorado y posee una textura crujiente. Es el más dulce de las variedades citadas.

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VIII.1.6. Composición nutricional En el cuadro 2 se observa la composición nutricional de la carambola en comparación a otras frutas en estado maduro por cada 100 g de contenido. Cuadro 2. Composición por cada 100 gr. de fruta

Componentes mayoritarios Calorías Agua (g) Proteínas (g) Grasas (g) Carbohidratos (g) Fibra (g) Cenizas (g) Vitamina C (mg) Vitamina A (mg) Tiamina (B1) (mg) Riboflavina (B2) (mg) Niacina (B5) (mg) Calcio (mg) Fosforo (mg) Hierro (mg)

Frutas Naranja 32 91 0.4 0.2 8.4 0.3 42.20 0 0.03 0.03

Manzana 56 85 0.3 0.3 14.3 0.8 0.2 1.20 0 0.03 0.03

0.05 20 8 0.3

0.04 5 10 1.4

Piña 36 89 0.3 0.2 10 0.4 0.3 25 0.05 0.04 0.04

CARAMBOLA 36 90 0.5 0.3 9 0.6 0.4 35 90 0.04 0.04

0.06 10 4 0.4

0.02 5 18 0.4

VIII.1.7. Propiedades atribuidas La carambola es una fruta rica en vitamina C. Esta vitamina antioxidante, ayuda a prevenir algunos cánceres de órganos con mucosa como el estómago, y otras enfermedades crónicas o degenerativas. Junto con la acción de ácido fólico y de la fibra soluble ayuda a prevenir el estreñimiento crónico y el cáncer de colon (Palomar, 2006). La fibra soluble impide la absorción del colesterol por el intestino; por su bajo contenido de carbono, riqueza en potasio y bajo aporte de sodio, resulta muy recomendable para aquellas personas que sufren diabetes, hipertensión arterial o afecciones de vasos sanguíneos y corazón. En México, se ha extendido su uso debido a sus propiedades atribuidas. VIII.1.8. Requerimientos climáticos Requiere de condiciones tropicales, aunque también puede darse en condiciones subtropicales, adaptándose a temperaturas entre los 18 a 34 °C, con una altura sobre el nivel del mar de 0-1000 m. y con una precipitación anual de 1800 mm bien distribuidos en el año. El cultivo es altamente susceptible en sitios con alta ventosidad, para lo cual se debe construir sistemas de protección en ocasiones. 13

VIII.1.8. Tipos de suelo para el cultivo Se adapta a suelos desde arenosos hasta arcillosos, siempre y cuando tengan un buen drenaje, con un pH de 6-7. Las localidades donde el agua suele encharcarse después de una lluvia por periodos de 12 horas o más, no son adecuadas para la carambola. VIII.1.9. Temporada de la fruta Debido a que la fruta de carambola crece en climas tropicales, la temporada de cosecha puede variar. Los arboles de carambolo a los dos años de establecidos aproximadamente, inician su producción durante todo el año, presentando dos épocas importantes de producción, la primera en febrero y marzo y la segunda en los meses de septiembre a noviembre. En los meses de abril a junio la producción de fruta es muy baja, debido a la escasa floración que ocurre de enero a marzo (Pérez, 2005). VIII.1.10. Índice de madurez La relación de madurez presenta un aumento progresivo a partir del día 66 y hasta el final del ciclo de desarrollo. El comportamiento de la relación de madurez es resultado del aumento de sólidos solubles y azúcares, y decremento en el contenido de ácidos durante la maduración. La relación de madurez refleja el balance dulce/ácido de los frutos y es usada como un criterio para evaluar la calidad del fruto. Durante el proceso de maduración el nivel de firmeza disminuye, resultado de adelgazamiento de las paredes celulares y la degradación de productos de reserva (Chin et al., 1999). La maduración de los frutos también suele coincidir con un cambio de color y el desarrollo del aroma y sabor característico del fruto, producto de la síntesis y desenmascaramiento de carotenoides y la manifestación de los compuestos volátiles. VIII.1.11. Calidad de la fruta Se ha evaluado una gran lista de características deseables en cultivares de carambolo. Las más importantes han sido con relación a las características del fruto como: peso, color, relación azúcares-ácido, cantidad de semillas, textura y resistencia a daños mecánicos (Nakasone y Paull, 1999). Por otra parte las características que debe tener un cultivar comercial son: una alta producción, tamaño mediano del fruto, color amarillo brillante, resistencia a los daños por manejo y habilidad para mantener buena calidad durante el almacenamiento y mercadeo.

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VIII.1.12. Comercialización y usos de la fruta En el mercado, la carambola suele aparecer en algunos establecimientos comerciales, aunque poco a poco va extendiéndose. Las características de este producto tales como versatilidad, atractivo, larga vida comercial y producción a lo largo de todo el año, suponen grandes ventajas de cara a la futura comercialización de este producto, tanto en nuestro país como en otros países. Todas estas cualidades no hacen sino resaltar el magnífico potencial de mercado de este fruto. Si a ello unimos su rapidez de entrada en los diferentes circuitos comerciales, sin duda la carambola tiene todas las características para ser uno de los frutales con mayor incremento de producción y consumo a lo largo de los próximos años (Costabeber et al., 2005). El fruto de carambola se caracteriza por tener diversos usos debido a sus propiedades, y pueden consumirse en fresco, cocinados o procesados. Los frutos frescos, ya sean verdes, sazones o maduros, se utilizan para adornar bebidas, ensaladas de fruta, vegetales o de mariscos; también pueden cocinarse en puré, tartas, pasteles y budines. La pulpa de la fruta puede consumirse en almíbar, en forma de jugo o en forma de licor. Los frutos de carambola procesados pueden encontrarse como jaleas, mermeladas, deshidratados enteros o en rebanadas, entre otros. VIII. 2. Microencapsulación La microencapsulación se define como el proceso en el cual pequeñas partículas o gotas son rodeadas por un revestimiento, o embebidas en una matriz homogénea o heterogénea, dando como resultado pequeñas capsulas con propiedades útiles (Madene et al., 2006). La microcápsula mas simple posee una estructura que está compuesto por dos elementos, el material activo y una delgada pared que envuelve al primero (Figura 2).

Figura 2. Estructura general de una microcápsula.

El sistema de barrera está diseñado para proteger al material encapsulado de factores que pueden causar su deterioro, para prevenir la interacción prematura entre el material de barrera y otros ingredientes, para limitar la pérdida de volátiles y 15

también para permitir la liberación controlada o prolongada bajo las condiciones deseadas. La tecnología de microencapsulación ha sido usada en la industria alimentaria por más de 60 años. La microencapsulación en el procesamiento de alimentos incluye el recubrimiento de partículas diminutas de acidulantes, lípidos, aromas, sabores, aceites esenciales, edulcorantes, antioxidantes, colorantes, aminoácidos, vitaminas, entre otros. Esas microcápsulas pueden variar de unos cuantos micrómetros a milímetros y tener diferentes formas, dependiendo de los materiales y métodos que se utilizan para prepararlas (Desai y Park, 2005).

VIII. 3. Secado por aspersión El secado por aspersión es una operación unitaria utilizada en la industria procesadora de alimentos, en la cual un producto líquido es atomizado en una corriente de gas caliente para obtener instantáneamente un polvo. El líquido que se alimenta al secador puede ser una solución, emulsión o suspensión. El gas introducido es generalmente aire, que alcanza una temperatura que oscila entre 100 y 200 °C. A pesar de la temperatura relativamente alta del aire, las gotas del líquido atomizado se calientan solo hasta 40°C debido a la corta duración del secado (fracciones de segundo), lo que evita la degradación del producto, ya que a pesar del aporte de aire caliente, este sustrae calor por la vaporización del disolvente (Voigt, 1982). La aspersión presenta tres fases distintas: En la primera etapa el gas atomizante se expande adiabáticamente de la boquilla a la cámara de secado (atmosfera), el gas sufre el efecto Joule-Thomson y su temperatura cae. En la segunda, el líquido forma gotas, durante la aspersión el área superficial específica se incrementa mil veces. Teóricamente se requiere poca energía para formar las gotas; sin embargo, la ineficiencia mecánica, la presión y la inercia además de la perdida por viscosidad causan un elevado consumo de energía. En la tercera etapa, viajan estando formadas para convertirse en materia seca, durante esta fase el solvente se evapora y el diámetro de la gota decrece. La primera fase ocurre instantáneamente, la segunda dura ente 0.1 s, y la tercera puede sostener un tiempo relativamente grande dependiendo de las condiciones de la aspersión, el líquido disperso y la saturación relativa del aire ambiente (Maccabe et al., 1991). El secado es controlado por medio del producto y las condiciones del aire a la entrada (flujo y temperatura). Finalmente, el producto es recuperado del aire. El secador por aspersión más común es el de ciclo abierto, este sistema tiene entrada continua de aire que es calentado y usado como medio secante, limpiado por 16

medio de ciclones o agotadores y luego liberado al ambiente. Un segundo tipo es el de ciclo cerrado, donde el aire es calentado, usado como agente secante, limpiado, secado y de nuevo usado. La eficiencia energética de este tipo de secador es más alta que el de ciclo abierto. Las ventajas del secado por aspersión son cortos tiempos de residencia, tamaño y forma definido del producto, fácil limpieza y mantenimiento, aplicable a materiales sensibles al calor, entre otras. VIII.3.1. Elementos de un secador por aspersión Básicamente un sistema de atomización tiene cinco elementos esenciales: un calentador de aire, una cámara de secado, un dispositivo para dispersar el material que se va a secar (boquilla), una bomba para impulsar el líquido hacia la cámara de secado y un sistema de recolección de las partículas secas en el seno del aire (Ibarz et al., 2000). VIII.3.2. Microencapsulación mediante secado por aspersión La microencapsulación por secado por aspersión ha sido usado en la industria alimentaria desde 1959, para la protección de ciertos ingredientes contra la degradación-oxidación y para convertir líquidos a polvos (Desai y Park, 2005).

Figura 3. Visión general del proceso de microencapsulación por secado por aspersión.

Para efectuar la microencapsulación, el material de recubrimiento se disuelve en un disolvente apropiado y en esta disolución se dispersa la sustancia, sólida o líquida, que va a servir como material activo. La dispersión, en estado líquido, preparada en estas condiciones, se suele introducir en la cámara de secado con aire en contracorriente. El aire caliente proporciona el calor de evaporación requerido para la separación del disolvente, produciéndose en esta forma la microencapsulación. Las partículas sólidas se microencapsulan sometiendo a secado por atomización una suspensión de ellas en una disolución del agente de recubrimiento. Cuando el disolvente se evapora, el material de recubrimiento envuelve las partículas. Los líquidos oleosos pueden microencapsularse emulsificándo primero uno de ellos en 17

una disolución acuosa del agente de recubrimiento y sometiéndolos, posteriormente, al proceso de secado. Una de las grandes ventajas de este proceso, en comparación con otros métodos de microencapsulación, además de su simplicidad, es que es apropiado para materiales muy volátiles y sensibles al calor, ya que el tiempo de exposición a temperaturas elevadas en muy corto. VIII.3.2.1. Agentes encapsulantes Como la mayoría de los procesos de microencapsulación por secado por aspersión en la industria alimentaria utilizan formulaciones acuosas, el material de barrera debe ser soluble en agua a un nivel aceptable. Los materiales de barrera típicos incluyen goma arábiga, maltodextrina, almidón hidrofóbicamente modificado y mezclas de estos. Otros polisacáridos (alginato, carboximetilcelulosa, goma guar) y proteínas (de suero de leche, de soya y caseinato de sodio) pueden ser utilizados como materiales de barrera en secados por aspersión (Desai y Park, 2005). -

Maltodextrina (MD):

Las maltodextrinas (MD) se forman por la hidrólisis parcial del almidón de maíz con ácidos o enzimas, y son suministrados como equivalentes de dextrosa (EDs); el valor de ED es una medida del grado de la hidrólisis del polímero de almidón. Ellos manifiestan la habilidad de formar matrices que es importante en la formación de sistemas de barrera (Mandene et al., 2006). La maltodextrina es un polímero lineal con una masa molecular promedio de aproximadamente 1800 g/mol. Las maltodextrinas son una buena elección como material de barrera debido a su bajo costo y efectividad, no aportan sabor, tienen bajas viscosidades a altas concentraciones de sólidos y están disponibles en diferentes pesos moleculares. Esto permite crear mezclas con diferentes densidades de pared que provee protección contra la oxidación del ingrediente encapsulado (Desobry et al., 1997). VIII.3.2.2. Microencapsulación de jugos mediante secado por aspersión El secado por aspersión de los jugos de frutas es una operación de proceso en un solo paso que transforma los jugos en un producto en polvo. La formulación en polvo facilita el transporte al reducir el peso, y también preserva el producto de la degradación bacteriana al disminuir drásticamente la actividad del agua. Los jugos presentar por naturaleza un elevado contenido de azúcares como glucosa y fructosa, y ácidos orgánicos como acido cítrico, málico y tartárico, lo que les confiere una características diferencial a la hora de conseguir que un jugo por eliminación de su contenido en agua se transforme en una presentación en polvo. 18

Estos compuestos tienen temperaturas de transición vítrea bajas y ya sea con los secadores por atomización utilizados en la industria alimentaria para transformar disoluciones, emulsiones o dispersiones de un producto (estado líquido) en productos en polvo, o bien con el uso de liofilizadores, nos encontramos con los problemas de pegajosidad (stickiness) y de elevada higroscopicidad con los productos obtenidos. El término “stickiness” hace referencia a los fenómenos de cohesión partícula-partícula y de adhesión partícula-pared que presentan los polvos obtenidos, que dificulta su presentación en estado polvo y mancha las paredes de los cilindros de pulverización (Dolinsky et al., 2000). La cohesión es una propiedad interna del polvo y una medida de las fuerzas que mantienen unidas las partículas, mientras que la adhesión es una propiedad interfacial y una medida de las fuerzas que mantienen las partículas unidas a otro material. La mayor causa de la pegajosidad en polvos amorfos de jugos es la acción plastificante del agua en la superficie, que da lugar a la adhesión y cohesión (Boonyai et al., 2004). Este fenómeno no solo depende de las propiedades de los materiales sino también de las condiciones aplicadas en el secado. La evaporación rápida en el secado por aspersión produce partículas en estado amorfo que presentan una temperatura de transición vítrea (T g) baja. Tg es una medida de un fenómeno de transición de fase, donde un material pseudo- líquido pegajoso (gomoso) se transforma en un material pseudo-sólido en estado vítreo. El alto contenido en azúcares de bajo peso molecular y ácidos orgánicos disminuye la temperatura de transición vítrea (Tg) por debajo de la temperatura de preparación del producto, incluso a la temperatura de salida del secado. Esto conlleva a la existencia de un estado pseudo-líquido de material amorfo, que es responsable de la cohesión interpartículas y de la adhesión de las partículas a las paredes del cilindro de aspersión. Cuanto mayor sea esta diferencia de temperatura (ΔT=T - Tg) mayor será el grado de pegajosidad. Una solución a este problema de pegajosidad es el uso de cilindros de pulverización de doble pared o el uso de aire seco para enfriar. Otra solución al problema es la utilización de productos ayudantes de secado. Estos ayudantes de secado son productos envolventes o encapsuladores que mezclados con la muestra liquida evitan la pegajosidad y aglomeración del producto obtenido. Los encapsulantes comunes utilizados en la industria incluyen los carbohidratos, las gomas y los esteres de celulosa. Los ayudantes de secado más ampliamente utilizados para obtener polvos de jugo de fruta son productos de almidón parcialmente hidrolizados. Estos polímeros de la D-glucosa tienen un sabor neutro, color blanco, carecen de olor, son fácilmente digeridos y son bien tolerados. Se

19

clasifican generalmente según su grado de hidrólisis, expresado como equivalente de dextrosa (DE). La formulación en polvo está ampliamente extendida en el campo de la alimentación. Podemos encontrar una amplia gama de productos alimenticios en polvo, como café soluble, cacao, papillas para bebes, queso, leche, pigmentos y muchos más. Obtener jugos en polvo es muy atractivo desde el punto de vista industrial, es un sector con gran proyección, encontrándose muchas aplicaciones tanto en el sector de la alimentación como en el de productos nutraceúticos y de cosmética.

20

IX.

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES A REALIZAR.

IX.1. Materia prima Se utilizó como materia prima el fruto de carambola, adquiridas de un mercado local de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Se seleccionaron los frutos maduros con un color amarillo-naranja, visiblemente sanos y con un tamaño promedio aproximado de 9.5 cm. IX.2. Metodología El experimento se llevará a cabo según se muestra en la figura 4. IX.2.1. Desarrollo experimental. La fruta fue lavada con bastante jabón y agua de la llave, con la finalidad de eliminar la materia adherida a la superficie. Para la obtención del jugo, se partió en pequeñas porciones la fruta de carambola y se retiraron las semillas con ayuda de un cuchillo de acero inoxidable, posteriormente la extracción del jugo de la pulpa fue mediante prensado. Después de obtener el jugo se midieron los sólidos solubles y se llevo a 13°Brix con un refractómetro. Posteriormente se adicionó maltodextrina. Se utilizó maltodextrina al 20% y óxido de silicio al 1% en 100 ml de jugo. Estos se añadieron lentamente al jugo con una agitación continua utilizando un homogenizador ULTRATURRAX. IX.2.1.1. Secado por aspersión El secado por aspersión se realizó en un secador Spray Dryer B-290 utilizando como temperatura de entrada 140 °C y una temperatura de salida a 88 °C. El flujo del aspirador fue del 100% con una alimentación del 10%.

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Recepción de materia prima

Selección

Lavado Análisis bromatológico: Sólidos disueltos totales, Sólidos solubles, Azúcares reductores, Proteínas, Acidez total, pH, fibra cruda, Vitamina C, Fenoles totales

Obtención del jugo Adición de agentes encapsulantes

Secado por aspersión

Almacenamiento: T° ambiente T° refrigeración

Envasado del polvo

Análisis bromatológico: Humedad, Sólidos totales, Sólidos solubles, Azúcares reductores, Proteínas, Acidez total, pH, Cenizas, fibra cruda, Vitamina C, Fenoles totales, Actividad de agua, Rendimiento del proceso

Análisis bromatológico: Humedad, Sólidos totales, Sólidos solubles, Azúcares reductores, Proteínas, Acidez total, pH, Cenizas, fibra cruda, Vitamina C, Fenoles totales, Actividad de agua, Rendimiento del proceso

Determinación de vida de anaquel

Figura 4. Diagrama de bloques de la estrategia a seguir.

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IX.2.1.2. Análisis bromatológicos - Humedad Se pesan de 1 a 3 gramos de muestra en una cápsula de porcelana previamente calibrado. Después se colocan las cápsulas en la estufa de aire a 70°C hasta alcanzar un peso constante. Transferir la muestra a un desecador, dejar enfriar a temperatura ambiente y pesar. La humedad en base húmeda se calcula mediante la siguiente ecuación 1: (1)

Donde Pi es la = masa inicial de la muestra, en gramos y Pf es la = masa final de la muestra, en gramos (peso constante). Los sólidos totales se calcularán con la ayuda de la ecuación 2: (2)

- Sólidos solubles totales (°Brix) Los sólidos solubles se determinarán con un refractómetro ATAGO. El primer paso es su calibrado con agua destilada, obteniendo así el cero de la escala. A continuación se coloca una pequeña cantidad de muestra liquida de concentrado y se lee sobre la escala. - Azúcares reductores Se toma 1 ml de la solución acuosa de la muestra, a la cual se le adiciona 1 ml del reactivo de DNS y se calienta por 5 min a baño maría. Después, se deja enfriar y se diluye con 10 ml de agua destilada. Leer la absorbancia del color producido a 450 nm frente a un blanco de reactivos y agua tratado igual que la muestra. Cuantificar los azúcares reductores interpolando los valores de absorbancia obtenidos en una curva estándar preparada con el carbohidrato reductor de interés. - Proteínas Se utiliza la determinación por el método Kjeldahl, el cual comprende por tres fases: digestión, destilación y titulación. Digestión: Se pesan 0.5 g de muestra en un matraz de digestión Kjeldahl. Después se agrega 5 g de sulfato de potasio, 0.5 g de sulfato de cobre y 15 ml de ácido sulfúrico concentrado. Se calienta en manta calefactora dejando en ebullición 15 a 20 min. Se enfría y posteriormente se afora a 100 ml.

23

Destilación: Al equipo de destilación se le agregan 25 ml de la muestra anteriormente digestada y 20 ml de hidróxido de sodio al 40% o la cantidad necesaria hasta que la mezcla tome un color negro. Previamente en el extremo del refrigerante se coloca un frasco, al que se le agrega 10 m de ácido bórico con 4 gotas de indicador de Toshiro. La resistencia se introduce al matraz balón que contiene agua, el cual servirá para calentar la muestra. Se deja que transcurra la destilación hasta reunir aproximadamente 100 ml de destilado, cuyo contenido cambia de color violeta a azul verdoso a medida que se acumula el amoniaco. Reunido el volumen de destilado, se retira el recipiente receptor. Titulación: Del volumen destilado se mide una alícuota de 25 ml y se deposita en un matraz erlenmeyer, al que se le adicionan 3 gotas de indicador Toshiro. Finalmente con ácido sulfúrico 0.02 N se titula, hasta que el color azul verdoso cambie nuevamente a violeta. El porcentaje de proteína se determina por la ecuación 3. (3) Donde N es el = normalidad de H2SO4, V = volumen gastado de H2SO4, factor= 6,25 para proteínas en general y m= masa de la muestra en gramos. - Acidez total Se utiliza una muestra de 10 ml de jugo y se aforan en un matraz a 100 ml empleando agua destilada hervida y fría. Por otro lado en un matraz Erlenmeyer se toma una alícuota de 25 ml, que se titula con hidróxido de sodio 0.1 N, usando como indicador 3 gotas de fenolftaleína. El porcentaje de acidez se calcula con la ecuación 4. (4)

m.e ácido cítrico= 0.064

m.e ácido oxálico= 0.045

m.e ácido málico= 0.067

m.e ácido tartárico= 0.075

- pH Para la medida del pH se utiliza un potenciómetro digital previamente calibrado, posteriormente el electrodo se introduce en la muestra y se lee el pH.

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- Cenizas Para esta determinación se utiliza un crisol a peso constante, donde se colocan 3 gramos de muestra. Posteriormente empleando un mechero la muestra se calcina, en seguida se pasa a la mufla por 2 horas a 500 °C, una vez concluido el tiempo, se pasa al desecador para que enfrie y cuando este a temperatura ambiente se pesa. El porcentaje de cenizas se calcula con la ecuación 5. (5)

Donde P es el= Peso de la muestra, en gramos P1 el = peso del crisol mas muestra, en gramos y P2 es= peso del crisol mas cenizas, en gramos. - Fibra cruda En esta determinación se pesan 2 gramos de muestra pulverizada, seca y desengrasada. Se coloca la muestra en un matraz de balón de 500 ml y se agrega 100 ml de ácido sulfúrico al 1.25% y perlas de ebullición. Después se pone a ebullición con reflujo la mezcla durante media hora, de la cual se filtra al vacío y enjuaga con agua hirviendo hasta que el agua de lavado alcance un pH neutro. Se transfiere el residuo al matraz de balón y adiciona 100 ml de hidróxido de sodio al 1.25%, poniendo a ebullición con reflujo durante media hora. Nuevamente filtrar la solución (a través de un papel filtro pesado previamente) y enjuagar con 10 ml de acido sulfúrico al 1.25% y luego con agua hirviendo hasta que el agua de lavado alcance un pH neutro. Se coloca en un crisol a peso constante este residuo, junto con el papel filtro, y se deja enfriar en un desecador y se pesa. Finalmente, calcinar en la mufla durante 30 minutos a 600 °C, dejar enfriar y pesar. -Fenoles totales Para esta determinación se utiliza el método de Folin-Ciocalteu. Preparación de la curva de calibración: Se realiza una solución estándar de ácido gálico preparándose 50 ml de solución madre (A) con una concentración de 105 µg/ml: 0.00525 g (5.25 mg) de ácido gálico. Se adiciona 50 ml de solvente (alcohol metílico). Por otra parte se prepara una solución (B): 0.1 ml de alcohol metílico y 9.9 ml de agua; también se prepara reactivo de Folin.Ciocalteu al 50% v/v (5 ml de reactivo más 5 ml de agua destilada), y 100 ml de carbonato de sodio al 7.5%. Se realiza la curva estándar considerando concentraciones entre 10-90 mEq/ml. Para esto se tomaron las alícuotas mostradas en la cuadro 3.

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Cuadro 3. Volúmenes empleados para la realización de la curva patrón. Número de tubo

Ml de solución A

Ml de solución B

Concentración (mEq. Ácido gálico/ ml).

1

0.9

0.1

90

2

0.8

0.2

80

3

0.7

0.3

70

4

0.6

0.4

60

5

0.5

0.5

50

6

0.4

0.6

40

7

0.3

0.7

30

8

0.2

0.8

20

9

0.1

0.9

10

10*

-

-

0

*Testigo (Metanol)

En una celda se coloca 300µl de cada concentración (10-90 mEq/ml), 1200 µl de agua desionizada y 1500 µl de reactivo de Folin-Ciocalteu. La mezcla agita durante 3 minutos y enseguida se adiciona 300 µl de carbonato de sodio al 7.5%. Se agita de nuevo por unos segundos y se incuba durante 15 minutos a 45 °C. Para que la reacción se estabilice se deja transcurrir 20 minutos, pasado este tiempo se hace la lectura en el espectrofotómetro a 760 nm de longitud de onda (ʎ) contra un testigo de metanol. Preparación de la muestra: De la muestra de carambola se toma una alícuota de 10 ml la cual se evapora a sequedad y de ahí se toma 0.2 g de muestra, a la que se adiciona 5 ml de metanol. Después se incuba durante 24 horas a 25 °C empleando un baño maría. Posteriormente se centrifuga a 13,000 rpm durante 10 min. El sobrenadante se separa empleando jeringas estériles. El sólido se resuspendió en 5 ml de solvente y se incubó 24 horas a 25 °C y 300 rpm. Después de este tiempo se pone en la centrífuga a 13,000 rpm por 10 min. El sobrenadante se incorporó con el anterior y se almaceno a -20 °C hasta su utilización. Se coloca en las celda 35 µl de cada muestra, 1690 µl de agua desionizada y 1725 µl de reactivo de Folin-Ciocalteu. La mezcla se agita durante 3 minutos y enseguida se adiciona 3450 µl de carbonato 26

de sodio al 7.5%. Se agita por unos segundos y se incuba durante 15 minutos a 24 °C. Pasado este tiempo se hace la lectura en el espectrofotómetro a 769 nm de longitud de onda (ʎ). - Vitamina C Se utiliza el método de Indofenol para esta determinación descrita a continuación Solución de ácido acético-ácido metafosfórico: Se disuelve con agitación 15 g de ácido metafosfórico en 40 ml de ácido acético y 200 ml de agua, diluyéndose aproximadamente 500 ml. Después se filtra rápidamente a través de un papel filtro. Solución estándar de ácido ascórbico 1mg/ml: se pesa exactamente 50 mg de ácido ascórbico de referencia, el cual se mantuvo en un desecador. Se continúa con la transferencia de lo pesado a un matraz aforado de 50 ml, aforando con la solución ácido metafosfórico-ácido acético. Solución estándar de indofenol: Se disuelve 50 mg de la sal de sodio del 2,6 dicloroindofenol en 50 ml de agua, a la cual se le adiciona previamente 42 mg de bicarbonato de sodio. Se agita vigorosamente y cuando el colorante este disuelto se afora a 200 ml con agua. Se filtra y se conserva en frasco ámbar en refrigeración. Valoración de estándares de ácido ascórbico: Se transfiere tres alícuotas de 2ml de la solución estándar de ácido ascórbico a tres matraces erlenmeyer de 50 ml conteniendo 5 ml de HPO3-HOAC. Se titula rápidamente con solución de indofenol, con una bureta de 50 ml, hasta un ligero pero distintivo color rosa. Es necesario para una exactitud la titulación de tres blancos con 7 ml de solución de HPO 3-HOAC más un volumen de agua igual al volumen de la solución de indofenol usada en la titulación directa. Se calcula y se expresa la concentración de la solución de indofenol como: mg de ácido ascórbico equivalente a 1 ml de reactivo, mediante la ecuación 6. (6) Donde x es= ml gastados para la muestra estándar de ácido ascórbico y B es= ml gastados para la muestra blanco. Preparación de la muestra: Se usa aproximadamente 10 ml de la solución HPO3HOAC por cada g de muestra. La solución final debe contener de 10 a 100 mg de ácido ascórbico por cada 100 ml. Determinación del contenido de ácido ascórbico: Se titularon tres replicas por muestra, la cual contenía aproximadamente 2 ml de ácido ascórbico. Se realizaron determinaciones de blancos para la corrección de las titulaciones, se usaron 27

volúmenes apropiados de la solución HPO3-HOAC y agua. La determinación del contenido de ácido ascórbico se calcula por la ecuación 7. (7) Donde F es el = mg de ácido ascórbico equivalente a 1 ml de solución estándar indofenol, E= numero de gramos, tabletas, ml., V= volumen de la solución inicial ensayada y Y= volumen de la alícuota de la muestra titulada. - Actividad de agua Para esta determinación se utiliza un medidor de actividad de agua rotronic HYGROPALM. - Rendimiento del proceso El rendimiento en peso obtenido tras el secado por aspersión se calcula a partir del peso del polvo obtenido, de acuerdo con la ecuación X7. (8)

Donde los Gramos totales es igual a la suma de gramos del jugo seco más los gramos de agente encapsulante. - Medida de intensidad del color del polvo El sistema CIE L*a*b* describe el color en términos de dos coordenadas cromáticas (a* y b*) y una luminosidad (L*), lo que permite inferir el color de una muestra a partir de estos atributos. Los parámetros colorímetros L*, a* y b* se evaluaron mediante un colorímetro modelo ColorTec-PCM. Se realizo por triplicado para obtener un promedio de los tres parámetros. El cambio de color total se calculo con la ecuación 9. (9) Donde L* es la diferencia en el valor de claridad/oscuridad (+=claro; -=oscuro), a* es la diferencia en el eje rojo/verde (+=rojo; -=verde), y b* es la diferencia en el eje amarillo/azul (+=amarillo; -=verde). -Almacenamiento El producto se envasará en bolsas de polietileno transparente y almacenará a temperatura ambiente y bajo refrigeración. Se realizarán análisis del producto cada 30 días por un periodo de 2 meses. 28

X.

RESULTADOS.

-Rendimiento del proceso Se obtuvieron 27 g de polvo por 100 ml de jugo. El valor de rendimiento del producto obtenido tras el secado por aspersión se presenta en el cuadro 4. Cuadro 4. Condiciones de secado y rendimiento de proceso. Experimento 1 Tentrada (°C)

140

Tsalida (°C)

88

Flujo del aspirador (%)

100

Alimentación (mL/min)

3

Encapsulante (g)

20

Polvo obtenido (g)

27

η (%)

57.45

El rendimiento de proceso fue de 57%, este valor coincide con los reportados por Bermudez Hernández (2013) quien reportó valores entre 41 y 63% para el caso del secado de jugo de zarzamora. -De igual manera se calculó la actividad de agua, y la intensidad de color por triplicado obteniendo los siguientes resultados en el cuadro 5 y 6. El valor de la actividad de agua del polvo es bajo de tal forma que éste será estable en cuanto a la proliferación de microorganismos, ya que para que los microorganismos puedan proliferar el alimento debe tener una aw igual o superior a 0.6 (Badui-Delgal, 2002), valor dos veces más grande que el del polvo obtenido. Cuadro 5. Actividad acuosa del polvo de carambola secado por aspersión. Actividad de agua

0.388

T (°C)

25.8

29

Los valores de L, a y b sugieren que el polvo asperjado presenta una coloración blanca con un ligero tono amarillo de los colorantes naturales del jugo. Sin embargo, se tendrán que hacer adecuación con la finalidad de que el polvo obtenido tenga una coloración amarilla. Cuadro 6. Intensidad del color de jugo de carambola en polvo. Parámetros

Prueba 1

Prueba 2

Prueba 3

Promedio

L*

85.68

84.83

84.18

84.90

a*

-4.46

-4.48

-4.31

-4.42

b*

16.44

18.32

19

17.92 ΔE= 86.88

30

XI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Los resultados preliminares muestran que es posible secar y obtener jugo en polvo de carambola mediante secado por aspersión. Sin embargo, es necesario realizar experimentación con la finalidad de conocer el efecto que producen las variables del proceso sobre el rendimiento, color y actividad de agua del polvo. Así mismo, es necesario evaluar, si las condiciones de almacenamiento al vacío o no y en condiciones de refrigeración o congelación propician la conservación del jugo.

31

XII. FUENTES DE INFORMACIÓN. Burgos Benza, J. (2012). "143 Frutales Nativos". Perú: Acopell. Boonyai, P. Bhandari, B., Howes, T. (2004). Stickiness measurements techinques for food powders: a review. Powder Technology 145, 34-46. Campbell, C.A., Koch, K.E. (1998). Sugar/acid composition and development sweer and tart carambola fruit. J. Amer. Hortscience. 114 (3): 455-457 p.p. Chin-Lienghong, Z.M., ALI, Lazan, H., Chin, L.H. (1999). Cell wall modifications, degrading enxymes and softening of carambola fruit during ripening. Journal of experimental botany 50 (335): 767-775 p.p. Costabeber, A., Abadio, F.D., Oliveira, V.M. (2005). Physical properties of powered pineapple (Ananas comosus) juice-effect of malt dextrin concentration and atomization speed. Journal of food Engineering. 64, 285-287. Desai K. y Park H. 2005. Recent Developments in Microencapsulation of Food Ingredients. Drying Technology, 23:1361–1394. Desobry S., Netto F., Labuza T. 1997. Comparison of Spray-drying, Drum-drying and Freeze-drying for β-Carotene Encapsulation and Preservation. Journal of Food Science, 62(6):1158–1162. Dolinsky, A., Maletskaya, K. y Snezhkin, Y. (2000). Fruit and vegetable powders production technology on the bases of spray and convetive drying methods. Drying Technology 18, 747-758. Galan, V., y Menini, U. (1991). La carambola y su cultivo. Roma: FAO. Ibarz, A. et al. (2000). Métodos experimentales en la ingeniería alimentaria. Zaragoza: Acribia. Madene A., Jacquot M., Scher J., Desobry S. 2006. Flavour encapsulation and controlled release–a review. International Journal of Food Science and Technology, 41:1–21. Marquez, R.E., Gonzales, T. (2007). Microencapsulacion por secado por aspersión. Perú: Agro. Martinez, N.B. (2011). Análisis bromatológico del carambolo (Averrhoa carambola L.) y determinación de su capacidad oxidante. Tesis de licenciatura no publicada, Universidad veracruzana, Orizaba, Veracruz. Master, K. (2002). Spray drying in practice. Ed. SprayDyConsult International ApS. 32

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XI.

ANEXOS.

-Materia prima Figura 5. Frutos de carambola

-Materiales utilizados. Figura 6. Secador por aspersión

Figura 7. Medidor de Aw

34

Figura 8. Medidor de intensidad de color

Figura 9. Medidor de °Brix

-Polvo obtenido Figura 8. Pulverizado de carambola

Figura 10. Polvo almacenado en bolsa de polietileno

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