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ALIMENTOS Ciencia e Ingeniería Abril del 2001, N10(1)

EDITORIAL INGENIERIA Y ETICA “La ingeniería es el reducto natural del conocimiento relacionado al desarrollo tecnológico y eso hace que el ingeniero sea un representante vivo y activo de la creación, transformación y diseminación de ese conocimiento. Ante la perspectiva de evolución de la sociedad global, la visión social propia de la ingeniería se constituye en elemento decisivo para amalgamar de forma armoniosa los conceptos de innovación tecnológica y de desarrollo humano. El ingeniero tiene el reto de evaluar con sensibilidad y suficiente precisión las implicaciones de sus soluciones sobre la calidad de vida de la sociedad. Al combinar técnicas con demandas sociales, el ingeniero abre caminos para el desarrollo humano y el crecimiento individual y social de las personas y comunidades. Para ello la ética y la dimensión humana de sus acciones deberán estar siempre presentes en sus decisiones y orientar constantemente su actividad profesional. La visión general de la ingeniería incluye el tratamiento coherente de los grandes temas nacionales en política, ejercicio profesional, sociedad y economía, técnica y tecnología, y fundamentalmente implica una visión de convertirnos en generadores de bienestar y desarrollo para moldear una identidad nacional de la cual podamos sentirnos orgullosos y que nos permita emprender en la búsqueda de soluciones para los grandes problemas. Como conductor y orientador del desarrollo tecnológico, el ingeniero tiene una gran contribución en el sentido de luchar por la creación y anticipación de políticas públicas que orientan y coordinan el destino de recursos visando el desarrollo humano” Como profesionales en la ingeniería se tiene el deber ineludible de orientar al sector social, así como a empresarios, sector público, académico y además tener el fiel comprometimiento con sus loables aspiraciones. Debemos adoptar una filosofía de comportamiento basado en los principios amplios de sinceridad honestidad, honradez, de respeto a la vida y al bienestar, de justicia, de franqueza, de competencia y responsabilidad. Es necesario que el ingeniero establezca además valores y niveles bases que puedan ser alcanzados por todos, es parte de nuestra obligación que las pautas de responsabilidad ambiental, la salud, la seguridad de nuestra integridad y la de nuestro entorno, sean nuestra prioridad para lo cual se debe promover y mantener la equidad social, la prosperidad económica y la integridad ambiental

Ing. ROMEL RIVERA C. DECANO FCIAL


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CONSERVACION DE TRUCHAS (Salmo gairdneri) EN FORMA DE TORTAS POR EL METODO DE SALADO RAPIDO Luis Lituma H. José López F. César Vásconez S.

RESUMEN A partir de trucha Arco Iris (Salmo gairdneri) procedente de Baños, se realiza las tortas de trucha mediante la aplicación del método propuesto por Del Valle en 1969; que consiste básicamente en moler, salar, prensar y secar la carne de pescado, seguido por el desalado con agua caliente previo el consumo. Para obtener una buena formación de la torta de trucha de analiza el tamaño de los orificios del disco usado en la molienda (2mm y 3mm) y la concentración de sal (45/100,50/100 y 55/100; sal/trucha). La influencia de la temperatura (65C, 75C, 85C y 92C) del agua de lixiviación fue estudiado previo a la determinación de la aceptación del producto, lo que fue estudiado mediante un panel de 5 catadores, los que en general mostraron aceptación por el producto elaborado. En el presente trabajo también se establece un coeficiente de difusión del agua durante el secado (4,04E-10m2/s) y un coeficiente de difusión para la sal durante el lixiviado (7,11E-7m2/s). INTRODUCCION La técnica de salado de pescado como método de preservación es sin duda uno de los más antiguos empleados por el hombre, estableciéndose e incorporándose definitivamente al comercio entre los pueblos y a su régimen alimenticio. "En América Latina con o sin otro procedimiento posterior se encuentra ampliamente difundido debido a su relativamente fácil preparación bajo costo y fácil transporte y almacenamiento" (Lupín, 1979). El salado del pescado y todo procedimiento usado para la alimentación del hombre es posible analizarlo desde el punto de vista de la Ingeniería en Alimentos; con lo cual es posible mejorar dichos procedimientos. El pescado salado en el país se consume básicamente en la época de cuaresma en semana santa. Sin embargo, es importante el consumo en la zona sur del Ecuador. En la presente investigación se plantea un diseño experimental A x B x C con dos réplicas, siendo las variables: (A)concentración de sal, (B)tamaño de disco usado para moler la carne de trucha y (C) la temperatura de agua usada para la lixiviación, los mismos que se detallan a continuación: FACTOR A: Concentración de sal CSA a0 = 45% a1 = 50% a2 = 55%

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FACTOR B: Tamaño del disco usado para moler la trucha TDM b0 = 2 mm b1 = 3 mm FACTOR C: Temperatura del agua de lixiviación TDA c0 = 65ºC c1 = 75ºC c2 = 85ºC c3 = 92ºC

OBJETIVOS - Aplicar la tecnología de salado rápido para conservar músculo de trucha(Salmo gairdneri). - Determinar el efecto de la concentración de sal sobre la conservación de la trucha. - Estudiar la influencia del tamaño de la partícula de trucha molida sobre la vida útil del producto. - Cuantificar la influencia de la temperatura de lixiviación en la torta de trucha. - Determinar la aceptabilidad del producto por medio de pruebas de degustación. - Intentar definir la difusividad de la sal a través de la torta de trucha en el lixiviado. MATERIALES Y MÉTODO MATERIALES Materia Prima Se empleó trucha arco iris (Salmo gairdneri) procedente del cantón Baños y sal de mesa común, las mismas que se mezclan íntimamente en el molido. Tabla 1.Composición de la trucha arco iris (Salmo gairdneri), por 100 g. de producto comestible. ══════════════════════════════════════════════════════════ Cualidad Cantidad ────────────────────────────────────────────────────────── % Fracción comestible 50% Kilocalorías 104 gramos de Agua 78 gramos de Proteína 19 gramos de Grasa 2 gramos de Sales Minerales 1,2 miligramos de Sodio 20 - 50 miligramos de Cloro 20 - 50 ══════════════════════════════════════════════════════════ Fuente :Ludorff y Meyer, 1978 Equipos y Reactivos Utilizados Equipos - Autoclave:TVA:2455-A22 - Estufa:JB22F:DIF:40050-182E

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- Aparato cuenta colonias:3325 - Balanza analítica Ainsworth con precisión de 0,1mg - Desecador - Equipo micro Kjeldahl - Incubadora:MEMMERT-12026IH - Licuadora:465-S465-31L - Mechero Fisher - Molino:GT-2468-04 - Mufla:200T-5103 - Pinzas de estudiante y de cápsulas - Plancha eléctrica de calentamiento - Prensa Carver:Modelo “C” - Secador de bandejas - Soporte universal - Analizador de actividad acuosa G.Lufft - Aparato de extracción soxlet - Balón de destilación de 250 cc - Bureta,50 y 250 cc - Condensador - Crisol de porcelana - Embudos para filtración - Matraz erlenmeyer de 250 cc - Matraz volumétrico graduado de 500 cc - Pipeta volumétrica de 5 y 10 cc - Termómetro - Refractómetro:S1950-L48-50897 Reactivos - Acetato de zinc dihidratado - Acido acético glacial - Acido sulfúrico - Agua destilada - Alcohol etílico - Cromato de potasio - Eter de petróleo anhídro p. de eb. 40-60ºC - Ferrocianuro de potasio trihidratado - Granallas de zinc - Hidróxido de sodio - Nitrato de plata - Oxido de magnesio - Oxido de mercurio - Rojo de metílo - Sulfato de potasio - Tiosulfato de sodio

METODO La conservación de truchas utilizando el método de salado rápido se realizó de acuerdo al diagrama de flujo. Limpiado

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La trucha una vez capturada y eviscerada es lavada adecuadamente para luego proceder a retirar las escamas,aletas piel y huesos finalmente se da un lavado para eliminar cualquier residuo extraño.En acto seguido procedemos a eliminar la cabeza quedándonos solamente el músculo de trucha. Cortado en trozos El músculo de la trucha se procede a cortar en pequeños trozos,lo suficiente como para que ingresen fácilmente por el molino. Molido y Salado La carne de trucha es molida y salada a través de discos con perforaciones de 2mm y 3mm respectivamente. Pesado Se pesan 164g aproximadamente de pescado molido-salado. Prensado Se prensan a través de una prensa de laboratorio, hasta eliminar lo máximo posible de agua. Secado

Con el fin de analizar el proceso de secado se pesan las tortas a 1.800 s, 5.400 s, 9.000 s, 12.000 s, y 16.200 s. Producto Terminado Una vez que se han secado las tortas, el proceso termina par ser almacenadas en un lugar fresco. Lixiviado

proporción de agua de 10:1 aproximadamente. Pruebas Sensoriales Se analiza la aceptación de las tortas de trucha por 5 catadores, a los que se les presenta 10g aproximadamente de torta de trucha lixiviada y frita. METODOS DE ANALISIS Los métodos de análisis físicos-químicos y microbiológicos utilizados fueron los siguientes: Para:

Proteína: Norma INEN 465 y por Biuret Grasa : Norma INEN 466 Cenizas : Norma INEN 467 Humedad : AOAC Sal : Norma INEN 468 y por Refractometría NTBV : Norma INEN 182 A. Microbiológicos: AOAC A. Sensoriales: Escala Hedónica RESULTADOS Y DISCUCION La Tabla 2 presenta la composición proximal de la trucha arco iris y de la torta de trucha.

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De la trucha fresca y eviscerada se obtiene el 55% en promedio de carne sin piel y huesos. Durante el proceso de molido y salado existe una inversión inversa entre la concentración de sal, que aumenta; y la concentración de proteína, humedad, y actividad acuosa, que disminuyen. Tabla 2.-

Análisis efectuados en trucha fresca (Salmo gairdneri), y en la torta de trucha.

Cualidad

valor torta de trucha

Actividad Acuosa Cenizas a Grasa a Humedad a Proteína a NTBV b Recuento Total

0,982 1,23 2,15 77,32 19,29 19,02 5,1E3

0,666 47,7 (sal) 1,5 33,05 19,98 17,39 3,5 E1

a

g/100g de porción comestible mg N/100g de porción comestible Fuente :los autores b

En el proceso de prensado se produce una reducción de agua mayor de la humedad (41.18%) y de la actividad acuosa (0,702); por el efecto mismo del prensado, se retira el jugo de prensado, que es una solución concentrada saturada de cloruro de sodio con un 0,34% en promedio de proteína. Durante el secado se consigue una reducción aun mayor de la actividad acuosa (0,666) y humedad (33,05%). Mientras se realiza el secado, se pesan las tortas a los 0, 1.800, 5.400, 9.000, 12.600, y a los 16.200 segundos, datos con los cuales se establece dos coeficientes efectivos de difusividad (Tabla 3).

Tabla 3.- Difusividad promedio del agua a través de las tortas de trucha durante el secado para los diferentes tratamientos estudiados ════════════════════════════════════════════════════════════ tratamiento difusividad (m 2/s x 1010) ──────────────────────────────────────────────────────────── primer período segundo período ──────────────────────────────────────────────────────────── a0b0 1,380 0,945 a0b1 2,120 1,214 a1bo 2,560 1,353 a1b1 2,900 1,564 a2b0 4,690 1,935 a2b1 4,040 1,683 ════════════════════════════════════════════════════════════ Fuente : Los Autores Los valores correspondientes al primer período de velocidad decreciente se obtienen usando la ecuación W*

=

(W - We) / (Wo - We) = 8 /

2 n=0

1 / (2n+1)2 .

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exp { - (2n+1)2

2

Deff

/ L2 }

Para obtener los valores correspondientes al segundo período de velocidad decreciente se graficaron los valores de logaritmo W* vs tiempo obteniéndose la pendiente de la parte recta. Deff = pendiente (L2

2

)

Los valores Deff presentados en la Tabla 3, tienen concordancia con los presentados por Zugarramurdi y Lupín en 1980, Jasón, 1958., y Del Valle y Nickerson, 1968 que van de 0,82 a 3,4 E10m 2 / s.

La aceptación del producto elaborado fue buena ya que en general otorgaron calificaciones mayores a 3/5 a todos los tratamiento estudiados. Se analizaron las cualidades de aceptabilidad, color, sabor, olor, aspecto, y textura. El desalado de las tortas de trucha, lixiviación, se realiza con un litro de agua caliente durante el tiempo que varia entre 1.200 y 300 segundos. El proceso de lixiviación se lo analiza por refractometría con una gota de líquido de lixiviado para determinar la concentración de sal. Con el índice de refracción se obtiene la concentraciones de sal en el liquido lixiviado y por balance de materia, se obtiene la concentración de sal en la torta de trucha, y un coeficiente de difusión efectivo para la sal que para el mejor tratamiento fue de 7,11 E-7 m2/s. Al tener 4 temperaturas de agua para la lixiviación se pudo analizar la influencia de la temperatura por medio de un gráfico de Arrhenius, 1/T vs Deff obteniéndose una energía de activación (Ea) de 4,33 E4 J/gmol. De lo anterior se deduce que para establecer el mejor tratamiento, es necesario escoger el tratamiento que obtuvo él más alto puntaje en el análisis Sensorial y posea una de las interacciones a2b0 o a2b1, y tenga el valor más alto de difusividad; por lo tanto se concluye que el mejor tratamiento es para la interacción con a 2b1c3 con mayor aceptabilidad para los catadores, mínima pérdida de proteína, más bajo contenido de NTBV y al ser lixiviado a 92ºC da una mayor velocidad de desalado.

CONCLUSIONES La tecnología aplicada en este trabajo para conservar trucha arco iris(Salmo gairdneri) demostró ser de fácil aplicación y dar un proyecto de buena aceptación. El pescado salado que se consume tradicionalmente en Cuaresma y Semana Santa en todo el país y regiones sur del Ecuador durante todo el año puede ser mejorado logrando una más rápida penetración de sal al igual que la salida de agua que es lo que se logro en el caso estudiado. La torta de trucha de acuerdo al nitrógeno total básico volátil presento una conservabilidad superior a los 15 meses. Prácticamente el peso inicial de la trucha se mantiene notándose un intercambio de agua por sal durante el salado y agua por sal durante el lixiviado. El pescado salado tradicionalmente requiere alrededor de dos días para ser desalado. En el trabajo actual se logra mejorar dichas condiciones al desalar la torta de trucha en 20 minutos como máximo elevando la temperatura.

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DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PLAN DE ANALISIS DE RIESGOS Y PUNTOS CRITICOS DE CONTROL EN LAS ETAPAS DE MANEJO POSCOSECHA DE FRUTAS Y VERDURAS EN UNA PLANTA INDUSTRIAL. Carrillo Carlos Morales Lenin Mario Manjarrez L. RESUMEN Con la información obtenida en PLANHOFA, respecto a: las características físicas, los cambios fisiológicos poscosecha, tiempos y movimientos, en la línea de manejo de frutas y hortalizas frescas se elaboró planes ARPCC para mejorar la calidad comercial de estos productos en la planta mediante un adecuado manejo poscosecha sobre todo en la integridad física y biológica, condiciones indispensables para competir a nivel internacional con productos frescos hortícolas; y aumentar los ingresos económicos a la planta industrial. El resumen de este trabajo se refiere exclusivamente a mora de castilla, para los casos de tomate de árbol, brócoli y vainita la explicación es similar y no se incluyen por su gran extensión. INTRODUCCION.La producción hortifrutícola en Ecuador constituye una gran fuente de empleo y de ingresos económicos para la población rural. En muchos casos el producto se puede vender a mejores precios en mercados distantes de los puntos de producción. Sin embargo al ser estos productos perecederos y pocas las instalaciones adecuadas para su manipulación, las pérdidas son elevadas; por ello es necesario introducir mejoras en la manipulación y el procesamiento de productos hortofrutícolas frescos. Además la agroindustria nacional está condicionada a producir y exportar productos competitivos desde el punto de vista de precios y calidad; buscando la combinación de características, atributos y propiedades con grado de excelencia que deben reunir los productos hortofrutícolas. Para mantener estas cualidades se plantea el desarrollo e implementación del sistema ARPCC (siglas HACCP en inglés) en el manejo de productos hortofrutícolas frescos, y que constituye un sistema preventivo de control de calidad basado en un análisis cuidadoso de los procesos y en la determinación en este caso particular de propiedades físicas que deben ser mantenidas bajo estricto control para asegurar que el producto final alcance los estándares de calidad nacional e internacional. El concepto ARPCC cubre todos los tipos de riesgos potenciales en la producción de alimentos (Riesgos físicos, químicos ó microbiológicos), sea que ocurran naturalmente en el alimento, que el medio ambiente contribuya, o sean generadas por un error en el proceso. MATERIALES Y METODOS El planeamiento operativo consideró como eje central el desarrollo de un plan ARPCC que contempla las siguientes actividades: Descripción del producto Se realiza un estudio del producto(s), en el contexto en el cual se llevan a cabo las operaciones de manejo de frutas y verduras frescas (Planhofa), sus antecedentes de calidad que permiten definir el perfil del producto(s), la secuencia de operaciones y la capacidad del proceso que tiene gran incidencia en la calidad de frutas y verduras así como las características conferidos por el manejo. Elaborar el diagrama de flujo del proceso

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Es una de las herramientas más útiles en la aplicación del sistema ARPCC y en particular para el análisis de riesgos. El flujograma permite ubicar el ordenamiento del sistema productivo de la fábrica. Para levantar el diagrama de flujo se realiza una rigurosa y sistemática observación del proceso, complementado con entrevistas a los responsables del mismo. El flujograma típico ARPCC debe recoger la secuencia de operaciones y las condiciones de tiempo, temperaturas, pH y otros factores importantes. Conducir el análisis de peligros (Principio 1). Corresponde a la aplicación del primer principio ARPCC; el éxito de la aplicación de este sistema depende de lo exhaustivo y sistemático que sea el análisis de peligros. El formato utilizado debe cubrir todos los aspectos relevantes para la calidad, es de tipo genérico y es aplicable a diversos tipos de productos. REPORTE DE ANALISIS DE PELIGROS VALORACION DEL RIESGO ETAPA PELIGRO

FACTOR DE RIESGO

MANEJO DEL RIESGO

POSIBILIDAD DE PRESENTACION

POLITICAS Y NORMA

MEDIDAS DE MANEJO

COMUNICACION CAPACITACION

NOTIFICACION

Identificar los puntos críticos de control (Principio 2). Puntos críticos son aquellos aspectos del proceso que en nuestro caso particular pueden afectar la calidad de los productos. Para ayudar a establecer puntos críticos, Tompkin (1994) ha diseñado un árbol de decisiones que se aplica aquellas operaciones que son potencialmente puntos críticos. Puntos Críticos de control (PCC) Desiciones a tomar

P1 1.

En esta etapa del proceso, Hay algún riesgo lo suficientemente grande y severo como para buscar su control? SI NO No es PCC

P2 2.

Existe alguna medida preventiva para evitar el peligro? NO

Es necesario ejercer algún tipo de control por razones de seguridad ? NO

SI

Modifique esta etapa, el proceso o el producto

No es PCC SI

P3 3.

En esta etapa del proceso. Es necesario ejercer algún tipo de control como para prevenir, eliminar o reducir el riesgo de peligro a sus clientes? SI NO No es PCC

Definir los límites para control en PCC (Principio 3). Son los rasgos o tolerancias dentro de los cuales deben mantenerse las variables de control para asegurar que un PCC efectivamente controla un peligro. Las variables que se escogen para fijar los límites deben ser de lectura inmediata, de manera que posibiliten decidir en línea. Para conseguir tal propósito, se recurre a variables físicas, químicas, organolépticas, las cuales se fijan como características de las frutas y verduras en recepción y manejo. Planificar la monitorización (Principio 4). Para verificar que la operación en general y el manejo en todo PCC estén bajo control. El monitoreo debe detectar cualquier pérdida de control y proveer información anticipada para tomar acciones correctivas para evitar o minimizar la pérdida de productos. Al planificar la monitorización hay que tomar en cuenta: El tipo de

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instrumentos, las técnicas de lectura, muestreo y análisis de laboratorio, los responsables y la frecuencia de registro. Establecer acciones correctivas (Principio 5). Se aplican cuando la monitorización detecta el incumplimiento de un límite crítico y buscan, por una parte eliminar el riesgo potencial creado por la salida de control y de otro lado deciden que hacer con los productos defectuosos. Para este fin son particularmente útiles las cartas de control y los histogramas. Las acciones específicas dependen del proceso y pueden incluir por ejemplo prolongar el pre-enfriamiento, modificar la concentración de cloro en el agua, relimpiar los equipos, descartar cajas sucias o dañadas , etc. Pueden llevarse registros, del monitoreo de los PCC y las aciones correctivas. Verificación (Principio 7). Una vez que el sistema ARPCC a sido preparado y se encuentra en operación, debe revisarse regularmente para evaluar la conveniencia de los PCC, los criterios de control establecidos y verificar la efectividad del monitoreo. La caracterización física de estos productos con una replicación por duplicado en: producto entero y pulpa de frutas, para lo cual se utiliza 25 unidades escogidas al azar en la planta industrial. En producto entero.- Se registró: Peso: Se utiliza una balanza analítica Mettler, de 0 a 300g con una aproximación de 0,01. Gravedad específica: Se utiliza una balanza de aire COBOS, un vaso de precipitación y agua destilada. Dimensiones: Altura, diámetro mayor, diámetro menor, diámetro de cabeza, con un micrómetro. En pulpa.Extraída la pulpa y separadas las semillas por filtración se estimó: Rendimientos: de semillas y pulpa por separado expresando los resultados en porcentaje. El seguimiento del proceso respiratorio para estos productos se realizó a dos temperaturas: Refrigeración (5°C) y al ambiente (18°C), utilizando el método de Akamine y Goo. El seguimiento culmina cuando aparecen signos de presencia de mohos indicativo del inicio de deterioro y comienzo de senescencia. Para el control de la tasa respiratoria se condujo un flujo de aire libre de CO2 a una cámara cerrada (caja térmica para refrigeración), conteniendo un determinado peso de producto hortifrutícola, luego de 24 horas se determina la cantidad de CO2 producido por la fruta mediante titulación del NaOH 0,2 N con ác. clorhídrico 0,2 N. °Brix: Utilizando un refractómetro - brixómetro. pH: Utilizando un pH-metro manual calibrando con solución buffer de pH = 4 Acidez: Por titulación con NaOH 0.1 N, expresado en % de ácido cítrico. Cambio de color: Mediante observación visual. Humedad: Utilizando 5g de muestra en estufa a 100°C – 105°C por tres horas. Índice de penetración: Utilizando un penetrómetro y expresando los resultados en Kg/cm2. Determinación de tiempos y movimientos: Se utiliza la técnica del diagrama de flujo detallado del manejo poscosecha de los productos hortofrutícolas en cada etapa se definen los movimientos y se cronometran tiempos de operación desde la recepción hasta el almacenamiento y/o despacho. Resultados y Discusión

Mora de Castilla Descripción del producto.-

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Nombre común Mora de castilla Nombre científico Rubus glaucus Descripción física Moras sanas, limpias Características Color: Rojo morado a morado negruzco Sensoriales libre de sabores y olores extraños Sabor: característico de fruta fresca. Libre de insectos, larvas y cuerpos extraños. Libre de humedad externa anormal. Características Sólidos solubles (°Brix):8.8 a 9.5 fisicoquímicas Humedad g/100g: 83,2 – 86,1 Tamaño (cm) Altura D. Mayor D. Menor 2,7 a 2,8 2,1 a 2,2 1,1 a 1,2 Esfericidad (%): 83,2 – 86,7 Forma de consumo El producto es para consumo en el hogar, bien como fruta entera, jugos, conservas, mermeladas, etc. Empaque y Se presentan en cestas plásticas presentaciones de 1 Kg, ubicando 12 cestas/caja. Expectativa de 4 días a 18°C Vida útil 8 días a 5°C Controles especiales Monitoreo de la temperatura. durante el almacena- manténgase de 0 a 5°C miento y distribución manejo cuidadoso de las unidades de carga y cajas. Flujograma del proceso productivo.El levantamiento de datos realizado durante el seguimiento del manejo de mora de castilla en planta permite elaborar un diagrama de flujo (Figura 1) y establecer lo posibles riesgos físicos y químicos, en ciertas etapas del proceso que afectan a la calidad de esta fruta, lo cual se describe como un control en el detalle de cada operación; para el propósito de cuantificar los riesgos, se ha utilizado una escala de 1 a 5 que también se ubica en el plan ARPCC. Un nivel de riesgo 1 se considera equivalente a peligro sin preocupación, un nivel de riesgo 3 equivale a mediana preocupación y un nivel de riesgo 5 equivale a alta preocupación, en el caso de las escalas 2 y 4 se permite flexibilidad en el juzgamiento de la severidad; en este diagrama se incluye también el volumen de fruta fresca que se recibe y se distribuye, es decir el balance de materiales. El detalle operativo de cada etapa en el manejo de esta fruta se describe a continuación: La mora de castilla, por ser un producto de alta perecibilidad, requiere de máxima precaución para preservar su calidad hasta llegar al consumidor, el éxito para alcanzar este objetivo, está vinculado estrechamente a la agilidad con que el producto se coseche, despache y llegue al destino final. Recepción y Pesada.- La mora se recibe a la brevedad posible luego de su recolección en el campo, pesándose en balanza de báscula capacidad 250 Kg/h para determinar la cantidad de fruta que ingresa y el rendimiento. La cantidad de mora que se recibe en Planhofa es 12 t/mes, 3 toneladas por semana, recibidas y manejadas en lotes de 1 tonelada. Nivel de riesgo: (2) mediana preocupación. Control: Al momento de recibir mora se emplean ciertas características físicas para establecer el grado de calidad de fruta que ingresa a la planta, se registra su peso exacto. No se extrema el cuidado en la higiene del personal, área de trabajo, equipos y utensilios. Limpieza.- Los obreros separan manualmente cuerpos extraños como hojas, palos, pecíolos, que llegan del campo junto con la fruta. Existiendo un mediano manipuleo que provoca daños en moras sanas. Nivel de riesgo: (2) mediana preocupación.

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Control: Asegurar una correcta limpieza de la mora y reducir al mínimo el manipuleo para mantener el fruto sano. Pre-enfriamiento.- Las moras encajonadas o en containers se preenfrían lo antes posible para eliminar el calor absorbido en las labores del campo, aquí la mora es enfriada a -0,5°C por un tiempo de 1,5 horas la 1,0 t/día, en una cámara de refrigeración. Nivel de riesgo: (2) mediana preocupación. Control: Un enfriamiento rápido resulta esencial para reducir la respiración, eliminar el calor, y controlar la temperatura, y la humedad relativa de pre-enfriamiento. Hay que aplicar buenas normas de higiene del área de enfriamiento. Clasificación.- La mora enfriada ubicada en las bandas transportadoras se inspecciona visualmente y se clasifica manualmente, para eliminar frutas defectuosas, dañadas y aquellas que no tengan el grado de madurez adecuado, es decir, que no posean el color rojo escarlata a morado brillante en la mayoría de su superficie. Nivel de riesgo: (2) mediana preocupación. Control: Ajustar la clasificación de acuerdo al tamaño, para decidir su destino. Hay que evitar exceso de manipuleo. Empacado.- Las moras se colocan en pequeñas cestas plásticas de 1 Kg, y se empacan en canastas plásticas de 12 Kg, cada canasta lleva 12 cestas, luego se distribuyen a los supermercados de la ciudad y de la capital. Nivel de riesgo: (2) y (3) mediana preocupación. Control: Asegurar que el área de empacado esté limpia, revisar el tipo y estado de las cajas, que el personal esté adecuadamente capacitado para revisar lotes y codificar calidad. Pesado.- Las canastas se pesan y se realizan especificaciones de producto, variedad, calidad, clase, peso, destino, etc. Nivel de riesgo: (1) baja preocupación. Control: Revisión periódica el equipo de pesado, así como las especificaciones señaladas. Almacenamiento.- Las canastas plásticas se almacenan en cuartos fríos a una temperatura de 0 a 5°C y humedad relativa del 90%, con un máximo del 95%. Nivel de riesgo: (2) mediana preocupación. Control: La temperatura más alta de congelación para mora es -0,8°C, es decir es la temperatura crítica, ya que a temperaturas inferiores a esta la mora presenta lesiones por frío; mientras que valores altos de humedad relativa cercanas al 100% aceleran la respiración y transpiración. Controlar la higiene del cuarto frío. Distribución.- El transporte de las moras se realiza en vehículos cerrados, teniendo mucho cuidado de ordenar las cajas, en no más de tres niveles con el objeto de evitar sobre presión en las cajas colocadas del nivel inferior. Nivel de riesgo : (2) y (3) mediana preocupación Control: De preferencia transportar vehículos refrigerados, los suelos de los vehículos y cajas se limpiarán antes de su empleo para reducir el número de esporas de mohos, evitar exceso de presión en cajas inferiores por sobre carga.

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1,0 t/día

RECEPCIÓN

PESADO 1,0 t LIMPIEZA

0,08 t 0,92 t

0,5°C/1,5h

PRE-ENFRIAMIENTO

CLASIFICADO

0,02 t

0,90 t EMPACADO 75 cajas de cartón de 12 Kg con 12 cestas plásticas de 1 Kg

PESADO

0 - 5°C 90-95%HR

ALMACENADO

DISTRIBUCIÓN 75 cajas de cartón de 12 Kg Fig. 1. Diagrama de flujo del manejo en fresco de mora de castilla.

c. Capacidad de máquinas y equipos.El Cuadro 1 presenta las operaciones que involucra el manejo en fresco, los materiales y equipos necesarios para cada etapa, la capacidad máxima por equipo, el personal necesario para operar y el porcentaje de pérdida que cada equipo o proceso tiene. Para determinar la capacidad máxima se tomó como base la 1,0 t/día que maneja PLANHOFA, es decir 125 Kg/h. Estos datos permiten estimar si se requieren equipos de mayor o menor capacidad, con el propósito de evitar sobre-cargas que provoquen cuellos de botella durante el manejo en planta, definir el personal necesario para cada etapa y las funciones que van a desarrollar cada operario

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Cuadro 1. Datos de Equipos y Procesos

MATERIAL Y EQUIPO

CAP. MAXIMA POR EQUIPO Kg/h

PERSONAL POR EQ. (No. Op.)

PERDIDAS (%)

RECEPCIÓN

CAJAS DE MADERA

125

2

0.0

PESADO

BALANZA

250

2

0.0

LIMPIEZA

MESA

250

2

8.0

PRE-ENFRIADO

CUARTO FRÍO

62,5

0

0.0

CLASIFICADO

MESA

250

2

2.0

EMPACADO

MESA

62,5

2

0.0

PESADO

BALANZA

250

2

0.0

OPERACIÓN

Caracterización física.La caracterización física ha permitido establecer intervalos de control (Cuadro 2) donde el LCC, valor de una variable física comparado con el valor correspondiente de la norma ecuatoriana de calidad INEN 1890 permite categorizar a la mora de castilla dentro de la calidad EXTRA (Cuadro 4). Los límites superior e inferior se utilizan como referencia para elaborar el plan ARPCC. El Anexo 1 presenta el diseño de un estándar de calidad para mora de castilla fresca, donde se incluye la clasificación por tamaño tomado del cuadro 2, y se mencionan ciertos aspectos relacionados con la calidad como: los requisitos mínimos que debe reunir, las tolerancias basados en normas de calidad, las condiciones para ser empacada y la presentación del empaque. El tamaño constituye un atributo o criterio de calidad al igual que la forma, así, la esfericidad de la mora es 85%, es decir, le falta un 15% para ser totalmente esférica lo que significa facilidad para el manipuleo, empacado y embalado; y mínima transpiración o pérdida de agua. Cuadro 2. Límites de control de la caracterización física de la mora de castilla. Límites

Peso (g)

D.Mayor (cm)

D.Menor (cm)

Altura (cm)

G.Esp. (g/cm3)

Esfer. (%)

LSC LCC LIC DESV.

5,66 5,41 5,14 0.422

2,20 2,18 2,16 0.0225

1,23 1,21 1,18 0.0345

2,83 2,79 2,75 0.0645

1,15 1,12 1.09 0.0535

86,69 84,93 83,16 2,848

D es el diámetro de la fruta.

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LSC : Límite superior de control LCC : Límite central de control LIC : Límite inferior de control El cuadro 3 presenta los resultados de la caracterización morfológica, observándose que la mora presenta un alto rendimiento en pulpa criterio muy importante que significa que esta fruta puede transportarse, almacenarse de mejor manera como pulpa, y evitando manipuleo de la fruta entera, siendo entonces muy apta para procesamiento. Cuadro 3. Caracterización morfológica de la mora de castilla Peso Semilla (g)

Peso Pulpa (g)

0.331

Rend. Semilla (%)

5.08

Rend. Pulpa (%)

6.12

93.88

Cuadro 4. Comparación del tamaño de la mora de castilla con normas de calidad. Calidad

EXTRA PRIMERA SEGUNDA

Diám. Mayor (cm) EXP. INEN

Diám. Menor (cm) EXP. INEN

Altura (cm) EXP INEN

2,18 1,5 1,5 1,0

1,20 1,00 1,00 0,70

2,79 2,5 2,0 2,0

EXP. Valor experimental INEN Instituto Ecuatoriano de Normalización. e. Proceso Respiratorio.El seguimiento del proceso se realizó durante ocho días en refrigeración y solo cinco días a temperatura ambiente por aparecimiento de mohos en la superficie de la mora, registrando el tiempo máximo de almacenamiento a 18°C 4 días y 7 días a 5°C. La variación diaria de la tasa respiratoria en mora de castilla fue decreciente, siendo mayor a temperatura ambiente característica de un fruto no climatérico Cuadro 5. Resultados del almacenamiento de mora de castilla en estado pintón.

Día

Tasa resp MgCO2/Kg 5°C 18°C

0 1 2 3 4 5

16

22,56 23,99 21,98 23,12 21,50 22,38 20,66 21,11

PH

Acidez %ác.cítr.

Humedad %

5°C 18°C

5°C 18°C

5°C 18°C

5°C 18°C

8,70 8.75 8,75 8,75 8,85 9,05

2,80 2,75 2,80 2,85 2,90 3,15

2,53 2,53 2,52 2,50 2,47 2,46

8,75 8,70 8,85 8,95 9,30 9,45

2,80 2,85 2,90 3,00 3,10 3,18

Carlos C. , Morales L., Manjarrez M.

2,54 2,60 2,55 2,46 2,33 2,13

86,02 86,13 86,12 86,25 86,38 86,38 86,49 85,64 86,64 84,00 86,67 82,22


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6 7 8 9

20,06 19,31 18,88 18,30

9,20 9,25 9,30 9,40

3,15 3,15 3,20 3,20

Fig. 2. Curvas de respiración de la mora de castilla a dos temperaturas de almacenamiento

86,56 86,51 86,35 85,85

Fig. 3. Variación de los °Brix de la mora de castilla a dos temperaturas de almacenamiento. 28

10,00 y = -0,0069x3 + 0,0851x2 - 0,1103x + 8,7476 R2 = 0,9899

9,00

26

Tasa Resp. = -0.9373días + 25.934 R2 = 0.9863

24

mg CO2/Kg.hr

9,50 °ªBrix

2,46 2,43 2,38 2,37

y = -0,0022x3 + 0,0346x2 - 0,0522x + 8,723 R2 = 0,985

8,50

22 20 Tasa Resp. = -0.6243días + 23.841 R2 = 0.9964

18 16 14

8,00

12 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

10 Mora 5°C

Mora 18°C

1

Días Postcosecha

2

3

Mora 5°C

4

5

6

7

8

9

10

Días Postcosecha

Mora 18°C

En el cuadro 5 se observa que la mora en estado pintón registra valores altos de respiración, probablemente porque en este estado el fruto requiere mayores cantidades de energía para satisfacer las necesidades de máximo crecimiento y desarrollo, pero mientras transcurre el tiempo la tasa respiratoria va decreciendo (Figura 2). Además el comportamiento de la tasa de respiración con respecto al tiempo es lineal. Los sólidos solubles y el pH tienen la misma tendencia a aumentar, mientras que la acidez disminuye, siendo estos cambios poscosecha más apreciables a 18°C (Fig. 3, 4 y 5). Por lo que a que a 5°C se mantiene la integridad física de la mora de castilla. El comportamiento de estos cambios resultó ser polinomial de tercer orden, con coeficientes de determinación altos, lo que significa que se puede predecir tasas de respiración e índices de madurez correspondientes a otros valores del tiempo de almacenamiento. Fig. 4. Cambios de pH de la mora de castilla a dos temperaturas de almacenamiento.

Fig. 5. Variación de la acidez de la mora de castilla a dos temperaturas de almacenamiento.

89 3,80

y = -0,0039x3 + 0,008x2 + 0,1945x + 85,978 R2 = 0,9761

87

y = -0,0023x3 + 0,0236x2 + 0,0156x + 2,803 R2 = 0,9978

3,30

86

pH

(%) Humedad

88

85 2,80

y = 0,0377x3 - 0,491x2 + 0,9274x + 86,039 R2 = 0,9715

84

y = -0,0027x3 + 0,0359x2 - 0,0588x + 2,7892 R2 = 0,9485

83 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,30 0

Mora 5°C

Mora 18°C

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Días Postcosecha Mora 5°C

Mora 18°C

Días Postcosecha

La mora pierde 4% de agua almacenada a 18°C durante 9 días, mientras que bajo refrigeración permanece casi invariable, lo que significa que la pérdida de agua o transpiración que sufre la mora de castilla contribuye al deterioro comercial y fisiológico, por lo tanto a la pérdida de la integridad física y calidad, debido a su alto contenido de agua 86%, que es uno de los componentes más importantes, que confiere a la mora un atractivo visual. La Fig 6 muestra como la mora va perdiendo agua durante su almacenamiento poscosecha y como va deteriorando su integridad física.

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Fig. 6. Variación de la humedad de la mora de castilla a dos temperaturas de almacenamiento.

(%) Ácido Cítrico

2,800 y = -0,0001x3 + 0,0002x2 - 0,011x + 2,5337 R2 = 0,9804

2,600 2,400 2,200

y = -0,0295x2 + 0,0663x + 2,5395 R2 = 1

2,000 1,800 1,600 0

1 Mora 5°C

2 Mora 18°C

3

4

5

6

7

8

9

10

Días Postcosecha

En el lapso de 3 a 5 días de almacenamiento poscosecha a temperatura ambiente la mora presenta un color rojo oscuro y comienza a detectarse la aparición de un aroma intenso típico de la mora de castilla, mientras que estos cambios en mora almacenada a 5°C aparecen a los 4 a 6 días (Cuadro 6). Por último a partir de los 5 y hasta 9 días de almacenamiento poscosecha según temperaturas comienza la aparición de manchas oscuras en la piel del fruto, en esta etapa el aroma es muy intenso. Por lo que el tiempo máximo de almacenamiento es 4 días a 18°C y 8 días a 5°C. La variación de parámetros fisicoquímicos como °Brix, pH, acidez, humedad, y tasa de respiración permiten establecer intervalos de control desde el inicio del proceso respiratorio hasta el final a cada temperatura, valores que sirven de referencia como límites críticos para la implementación del plan ARPCC y para definir daños en la integridad física. Cuadro 6. Evolución del color y aroma en mora de castilla durante el almacenamiento poscosecha. Fruta Días almacenados. Evolución del Detección del 5°C 18°C Color Aroma Mora de castilla 1 a 3 1 a 2 Rojo claro con manchas verdes Suave Rojo claro a 5°C Suave 4 a 6 3 a 5 Rojo oscuro a 18°C Muy intenso 7 a 8 Rojo oscuro o vino tinto Muy intenso Tiempos y movimientos: El registro de tiempo y definición de movimientos que implica el manejo poscosecha de mora de castilla se realiza en cinco fechas diversas en la planta industrial, cronometrando el tiempo utilizado en cada una de las etapas del proceso para 1 t/día, los tiempos promedio se presentan a continuación: Cuadro 7. Seguimiento del tiempo de operación en cada etapa del proceso de manejo en fresco de mora de castilla . Operación Promedio (min) Recepción* 60 Pesado 30 Inspección 20 Limpieza 30 Transporte a pre-enfriam. 20 Tiempo de pre-enfriam. 120 Paso a mesa clasificación 30 Clasificación 20 Control de calidad 30

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Empacado Pesado A cuarto frío Almacenado Despacho

120 30 30

* 1,0 t mora/día

Total

30 570

El manejo en fresco de mora de castilla requiere de alrededor de 9 horas hasta llegar a su almacenamiento refrigerado. Los tiempos reportados en el Cuadro 7 se utilizan para elaborar el diagrama de proceso de producción actual para mora de castilla y mediante este diagrama ajustar el tiempo total de operación, mediante un nuevo diagrama de proceso de producción en el cual se plantea una disminución de los tiempos de operación, y en consecuencia posibles riesgos que afecten a la integridad física de esta fruta. En este diagrama de proceso de producción propuesto se elimina la etapa de inspección pero se incluye un control de calidad, se propone un ahorro de tiempo de manejo en fresco de 30 minutos y un espacio de 14 metros logrando mayor eficiencia en su manejo poscosecha, y un mejoramiento de la productividad y calidad de la mora de castilla. Implementación del sistema ARPCC.El desarrollo y descripción de un plan ARPCC consiste básicamente en usar el diagrama de flujo para comenzar el análisis de riesgos y para determinar las áreas críticas de situaciones de riesgo que necesitan ser controladas. El método ARPCC aplica siete principios en cada en el proceso de manejo poscosecha: Siguiendo la metodología descrita en la página de materiales y métodos, y con la participación ampliada de los referidos se elaboró un plan ARPCC, en el cual se describen los riesgos físicos y químicos, luego con la ayuda del árbol de decisiones (Tompkim, 1994) se identificaron y calificaron cinco puntos críticos de control en las etapas de recepción, pre-enfriado, clasificación, almacenado y distribución; donde se incluyen propiedades físicas y variables químicas como puntos críticos a tomar en cuenta para definir el perfil de calidad final de mora de castilla como fruta fresca. Se describe también en este documento un monitoreo para saber cómo y cuán frecuente se deben monitorear los PCCs, y las acciones correctivas a realizar para corregir una desviación de los limites críticos. Conclusiones y recomendaciones.Mediante la determinación de las características físicas se evaluó la calidad de la mora de castilla, ubicándolo dentro de la categoría EXTRA al comparar con normas nacionales INEN, referente importante para la comercialización de la mora en el mercado minorista, mayorista y para su valoración económica. Se diseño un perfil de calidad de fruta fresca que constituye un importante referente para mantener la calidad de esta fruta durante su manejo poscosecha. El tamaño constituye un criterio físico de calidad importante que puede apreciarse mediante la determinación del diámetro, la longitud, el peso, especialmente para exportación ya que se siguen normas de tamaño basadas en el diámetro de las unidades o en el número de ellas por caja. La mora es un fruto de tamaño pequeño y superficie delicada por lo que es más propensa a perder agua. La mora de castilla es un fruto no climatérico por lo que se recomienda cosechar en estado de madurez pintón 8,8°Brix, con una consistencia dura, firme, brillante, color vino tinto, características de alta calidad. La intensidad respiratoria de la mora de castilla en estado pintón presentó un valor alto, mientras transcurre el tiempo la tasa de respiración disminuye hasta su posterior grado de senescencia o destrucción total de la calidad y su integridad física. Con lo cual se obtienen tiempos máximos de almacenamiento a dos temperaturas, siendo estos de 4 días a 18°C y 8 días a 5°C en mora en estado pintón, caso contrario el tiempo será menor de 2 a 3 días a 5°C y el valor de este factor indica en qué momento se debe proceder a la venta de la mora de castilla antes de que se pierda por sobremaduración y/o senescencia.

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Los procesos de respiración, pérdida de agua o transpiración, temperatura y humedad relativa de almacenamiento son los principales factores que inciden en la calidad del producto ya que provocan pérdidas de peso, daños fisiológicos y cambios en la apariencia física. Con la información adquirida en planta se elaboró un diagrama de proceso de producción para la mora de castilla y se propone un diagrama enfocado a la disminución de pérdidas por manipulación porque la mora es un fruto que requiere de un manejo muy delicado. Se identificaron y establecieron cinco puntos críticos de control, que permiten optimizar los tiempos y costos de operación de operación y mejorar la rentabilidad de la empresa, y sus clientes y proveedores. En la práctica en pruebas realizadas en planta al aplicar los ajustes operativos propuestos se obtuvo mayor eficiencia y rapidez según registro de valores en el monitoreo, ejecutándose los tiempos de manejo, facilitando así las acciones de control y mejoras a la fábrica. La aplicación del sistema ARPCC ha permitido a la empresa incorporar mediciones de propiedades físicas como índices de control para cada etapa de los procesos de manipulación y almacenamiento lográndose optimizar una mejora al proceso y a la calidad integral de la mora durante su manejo en planta y reduciendo considerablemente pérdidas de producto

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Adel, Kader. 1992. Lectura complementaria del curso manejo postcosecha de cultivos hortícolas, corporación Proexant, pp. 1-18 Barrón, Félix y col.1996. Como desarrollar un plan HACCP en una operación de sacrificio de aves ,suplemento avícola,pp.32-36. Calderón, Esteban.1991. “El sistema de Análisis de Riesgos y puntos Críticos de Control. Su aplicación a las Industrias de Alimentos”, Ed. Acribia, pp.135-167. Curso de Fomento Agroindustrial (CUFAIN), 1995. “Almacenamiento de Materias Primas Agrícolas”, Cap. 3,14,pp. 13-19, 77-83. Departamento Agroindustrial, 1990. “Manejo Postcosecha de Frutas y Hortalizas para Congelación y otros Procesos”, Fundación Chile, p. 12. Hoyos, Jairo y Romero, Jairo. 1996. Manual para el aseguramiento de la calidad de las exportaciones hortofrutícolas. Parte 2. Natural Resources Institute. INEN 1992 Mora de castilla. Requisitos, # 1890. Lizana, Antonio. 1991. “Aspectos de poscosecha en: Curso Taller Manejo Poscosecha de Fruta Fresca para Exportación” , Universidad Nacional de Colombia, pp. 55-101. PROEXANT. 1992. Manejo poscosecha de cultivos hortícolas. Pp. 10-80. Saucedo, Crescenciano. 1991. “Manejo Poscosecha de Frutas Tropicales y Subtropicales en : Curso Taller Manejo Poscosecha de Fruta Fresca para Exportación”, Universidad Nacional de Colombia, pp. 105-126. Villamizar, F. 1991. “Estudio de la caracterización Física y Fisiológica Poscosecha de la Mora de Castilla (Rubus glaucus) en: Curso Taller Manejo Poscosecha de Fruta Fresca para Exportación”, Universidad Nacional de Colombia, pp. 147-161

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DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE MANZANA POR PULSO DE VACÍO Y TRATADA POR PROCESAMIENTO MÍNIMO Mónica Buenaño V. Jezabel Cáceres V. Angel Ulloa

RESUMEN La Provincia de Tungurahua se caracteriza por ser una zona tradicionalmente productora de frutas, de entre ellas la manzana ocupa un lugar preponderante por su volumen de producción el cual alcanzó el 63.37% de la producción nacional en el año 1995 (INEC). Para un mejor aprovechamiento se propone ésta nueva alternativa tecnológica, como lo es la Deshidratación Osmótica por Pulso de Vacío; beneficiando así a los agricultores, creando fuentes de trabajo e incluso disminuyendo la contaminación ambiental causada por los deshechos. El objetivo del presente trabajo es “Obtener y preservar manzana deshidratada de las variedades Golden delicious y Emilia por pulsos de vacío y tratada por procesamiento mínimo”. Para su estudio se contempló dos niveles de pulsos de vacío (430 y 470 mm Hg), dos tiempos de pulso de vacío (15 y 30 minutos) y dos niveles de potencial hidrógeno (2.1 y 2.4). El estudio permitió comprobar que se puede obtener manzana deshidratada por pulso de vacío y tratada por procesamiento mínimo permitiendo almacenar durante dos meses en condiciones de refrigeración. Los resultados del almacenamiento a temperatura ambiente del mejor tratamiento del producto deshidratado obtenido, no dieron resultados satisfactorios. El análisis estadístico reveló que los tratamientos con 470 mm Hg, 15 min. y pH 2.4 para manzana variedad “Emilia” y 470 mm Hg, 30 min. y pH 2.1 para manzana variedad “Golden delicious” se consideran como óptimos, por lo tanto se obtuvo un producto con propiedades organolépticas parecidas al fresco. Finalmente, la tecnología de utilización del pulso de vacío en la deshidratación osmótica mejora la cinética en el proceso y las características finales del producto que en la deshidratación osmótica tradicional.

INTRODUCCIÓN La deshidratación osmótica es un método que permite eliminar el agua contenida en un alimento (sin necesidad de aplicar altas temperaturas) al ponerlo en contacto directo con una solución de alta presión osmótica. Las técnicas de deshidratación producen una calidad conveniente en los alimentos. La reducción en peso y volumen debido a la deshidratación y el secado del producto reduce el espacio de almacenamiento y la distribución de costos. Palacios. J. (1988) Chirife citado por Alvarado, J.D. (1996), indicó que la preconcentración osmótica de alimentos se realiza usualmente hasta alcanzar una reducción en peso del 50%, ya que una reducción mayor requiere mucho tiempo. Señaló dos razones principales por las cuales la deshidratación parcial en una solución de azúcar, seguida de un secado convencional, permite obtener una fruta deshidratada de excelente calidad. La alta concentración de azúcar que rodea a los trozos de fruta es un adecuado inhibidor del empardeamiento enzimático oxidativo que ocurre en frutas cortadas. Esto permite obtener muy buen color en el producto final.

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Según Del Valle y Aguilera (1993), el método de factores combinados se puede adaptar para la conservación de productos alimenticios locales tales como frutas. El uso de esta tecnología para la estabilización de frutas se encuentra plenamente justificada por: a) el aumento en la popularidad del consumo de frutas frescas, que ha forzado a la industria hortifrutícola a la aplicación procesos leves de conservación que produzcan un deterioro mínimo de los atributos sensoriales del material fresco; y b) los altos costos de inversión y producción de otros métodos modernos de estabilización, que los hacen inapropiados para el tratamiento de materiales que presentan gran estacionalidad de producción. La deshidratación osmótica a presión reducida es una alternativa de la deshidratación osmótica a presión atmosférica, que aparentemente presenta más ventajas. Fito (1993), menciona la importancia que tiene los fenómenos de transferencia de masa especialmente por el incremento en pérdida de agua y por consiguiente en la pérdida de peso del alimento durante el tratamiento osmótico a presión reducida en las primeras etapas. El uso de presiones reducidas ayuda también a disminuir las reacciones de oxidación de los pigmentos de la fruta interviniendo con esto, en la estabilidad de los alimentos sometidos a este tratamiento. Fito y Chiralt (1995), afirman que la deshidratación osmótica con pulsos de vacío es un avance en la deshidratación osmótica al vacío y consiste en la aplicación de vacío por periodos cortos de tiempo seguidos de períodos más grandes de deshidratación osmótica a presión atmosférica. MATERIALES Y MÉTODOS 1. MATERIALES: a) Materia Prima Se utilizaron dos variedades de manzana (Malus silvestri) adquiridas en los mercados de la localidad: Manzanas variedad Golden delicious y Emilia. Seleccionadas manualmente cuidando que el grado de madurez fuera uniforme (15  4Brix). Para la preparación de la solución osmótica (jarabe) se utiliza: Sacarosa grado comercial Agua potable Sorbato de potasio como preservante Acido cítrico b) Equipos Brixómetro Atago escala de 0 a 32 y 28 a 62Brix Manómetro diferencial de mercurio Desecador con dispositivo para vacío marca Nalgene pHmetro marca Orio Research Ionalyzer/mod. 399ª Balanza y desecador infrarrojo marca Mettler LP 16 Balanza de 1 plato con pesas marca OHAUS Bomba de vacío marca Sarvac Agitador magnético Estufa Edestahl Rost frei Cuenta colonias marca Quebec Autoclave Cocineta eléctrica Materiales de vidrio. c) Reactivos Hidróxido de sodio

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Solución de ácido ascórbico al 1% Solución de fenolftaleína Agar PCA Solución Buffer 4.0 2. MÉTODO Determinación de la Porosidad. Previo al estudio de Deshidratación osmótica de las dos variedades de manzana: Golden delicious y Emilia se determina la porosidad aplicando el método reportado por Andrés y Fito (1993). Se introducen 10 piezas de la fruta (manzanas en forma cilíndrica de 1 cm de altura y 1,43 cm de diámetro), previamente, identificadas, pesadas y medido su volumen, en una solución isotónica de sacarosa dentro de un desecador con un dispositivo para vacío. Se hace vacío hasta alcanzar la presión de trabajo (530 mm Hg) y se mantiene el sistema a esta presión durante 2 minutos, posteriormente se restaura a la presión atmosférica, se retiran, y drenan las piezas de fruta por 5 minutos y se pesan las muestras. Este procedimiento se repite para diferentes presiones de trabajo cada vez menores (510, 490, 470, 450 y 430 mm Hg), y con los resultados obtenidos se calcula la porosidad mediante las siguientes ecuaciones: Mf - Mo Xp = -------------Vo

(1)

Patm r = ---------P1

(2)

X = e (1 – 1/r)

(3)

En donde: Xp = Fracción volumétrica del líquido transferido Mo = Peso inicial (kg) Mf = Peso final (kg)  = Densidad de la solución isotónica1 (kg/m3) Vo = Volumen inicial (m3) r = Relación de compresión aparente Patm = Presión atmosférica P1 = Presión de trabajo e = Porosidad efectiva 1 – 1/r = Fracción Estudio de la Deshidratación Osmótica. Las manzanas se seleccionan, se lavan con abundante agua, se cortan en cilindros de 1,43 cm de diámetro en dirección paralela al eje polar usando un sacabocados metálico y luego, los cilindros se cortan en trozos de 1 cm de grosor por medio de un cuchillo de acero inoxidable. Las muestras de manzana se escaldan por vapor fluente por tres minutos. El tratamiento tiene por objeto inactivar las enzimas causantes del empardeamiento enzimático (PPO). Se enfrían las muestras y se añade 0,2 ml/g de una solución al 1% de ácido ascórbico.

La densidad de la solución isotónica se determina utilizando un hidrómetro a temperatura de 18  1°C

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Se prepara una solución de sacarosa 60Brix, a esta solución se le añade ácido cítrico en una relación aproximada de 0,4 – 0,5 %, hasta alcanzar un pH de 2,4 y 2,1; y también sorbato de potasio como preservante en una relación de 1000 ppm. La deshidratación osmótica se lleva a cabo colocando en un desecador con dispositivo para vacío la fruta y el jarabe en una relación 1:5 (p/p), respectivamente y luego realizar el vacío hasta alcanzar valores de presión absolutas de 470 y 430 mm Hg., por tiempos de 15 y 30 minutos. Transcurridos los tiempos mencionados se rompe el vacío, se alcanza la presión atmosférica y se continúa con la deshidratación osmótica por 360 minutos. El tratamiento osmótico tanto al vacío como a presión atmosférica se realiza con agitación a temperatura ambiente (18 - 23C). Para fines de comparación se realiza un tratamiento sin aplicar vacío en las dos variedades de manzana en estudio. Determinación de Datos Experimentales. Al inicio y luego del tiempo de vacío y posteriormente cada hora se procederá a medir: pH (norma INEN 389) y Brix (Norma INEN 380) en el jarabe y en la fruta. Además en la fruta se realizan las siguientes determinaciones: la ganancia de sólidos, pérdida de peso, pérdida de agua y finalmente la humedad (método de la estufa). Se determina la ganancia de sólidos (Gst), pérdida de peso (Ppt) y pérdida de agua (Pat) con las ecuaciones reportadas por Barona y Zapata (1990): Pt (1 – Ht) – Po (1 - Ho) Gst = ---------------------------------- (100 g) P0 Po – Pt Ppt = ------------------- (100 g) Po (Po * Ho) – (Pt * Ht) Pat = -------------------------------- (100 g) Po

(4)

(5)

(6)

En donde: Gst = Ganancia de sólidos de la manzana al tiempo t (g sólidos/100 g fi.) Ppt = Pérdida de peso al tiempo t (g/100 g fi.) Pat = Pérdida de agua en la manzana al tiempo t (g agua/100 g fi.) Po = Peso del cilindro de manzana al tiempo cero (g) Pt = Peso del cilindro de manzana al tiempo t (g) Ho = Humedad base húmeda decimal al tiempo cero Ht = Humedad base húmeda decimal al tiempo t Mejor Tratamiento. El mejor tratamiento se define en base: a las respuestas experimentales: ganancia de sólidos, pérdida de agua y pérdida de peso. Además se determina la a w mediante la ecuación de Ross. awf = (aw1) (aw2) ............. (awn)

(7)

La fruta procesada bajo las condiciones establecidas para obtener el mejor tratamiento, se envasa en recipientes plásticos con solución azucarada pasteurizada de igual concentración de la alcanzada por la fruta en una relación fruta jarabe 2.5 : 1. Se determina la estabilidad del producto mediante almacenamiento durante 2 meses a temperaturas de refrigeración 10C y ambiente 18 - 23C y cada siete días se determina Brix y pH del jarabe y la fruta respectivamente, análisis microbiológico (contaje total) y evaluación sensorial (diseño de doble criterio de clasificación bloques).

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Diseño Experimental. El experimento corresponde a un diseño factorial 23 con dos replicaciones: FACTOR A: pH de la solución osmótica

NIVELES a0: pH 2,1 a1: pH 2,4

B: Tiempo de pulso de vacío

b0: 15 minutos b1: 30 minutos

C: Presión absoluta

c0: 430 mm Hg c1: 470 mm Hg

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Porosidad Efectiva de la Manzana. Utilizando la ecuación (3) se obtuvo valores para manzana variedad Golden delicious de 13.23% y de 15.63% para la variedad Emilia. De acuerdo a los resultados investigados por Andrés y Fito (1993), los respuestas obtenidas de porosidad efectiva(e) teórica están entre 12.7% y 17.6% para manzana. Como podemos ver, las porosidades determinadas para las dos variedades, se encuentran dentro del rango reportado. Cinética de Deshidratación Osmótica. Discusión sobre el cambio de pH y °Brix en DOPV. Se analiza conjuntamente el comportamiento del pH y los °Brix para ambas variedades de manzana en estudio, de ellos se desprende que independientemente de la variedad o el tratamiento los °Brix incrementan mientras que el pH disminuye conforme transcurre el tiempo de proceso. Ocurre lo contrario en el caso del jarabe, es decir que los °Brix disminuyen y el pH aumenta. Pérdida de Peso. Para ambas variedades “Emilia” y “Golden delicious”, la pérdida de peso luego del pulso de vacío alcanzó un porcentaje mayor a lo esperado en la Deshidratación Osmótica tradicional, por ejemplo para la variedad “Emilia” en DO se obtiene 16,554 (g/100 g fi.) y en DOPV es de 19,510 (g/100 g fi.), por lo que se deduce que cuanto mayor es el vacío y el tiempo aplicado, mayor es la pérdida de peso provocado. En cuánto el pH tiene ligera influencia en los resultados. Del análisis de varianza, la pérdida de peso en manzana Emilia sometida a DOPV se establece que no existe diferencia significativa en ninguno de los factores en estudio. Para averiguar la incidencia que tuvo la pérdida de peso en manzana Golden delicious en DOPV, se efectúo un análisis de varianza, deduciendo que hay diferencia significativa en los factores: en las interacciones: AC (pH y presión de vacío) y ABC (pH, tiempo y presión de vacío). Ganancia de Sólidos. Para las variedades “Emilia” y “Golden delicious” se observa que para una misma presión absoluta existe un incremento de valores de ésta variable a medida que transcurre el tiempo después de la DOPV, se puede señalar que al aplicar un mayor vacío, y tiempo se obtiene una mayor ganancia de sólidos al término del pulso de vacío; al igual que en el caso anterior el pH ejerce ligera influencia en los resultados obtenidos. Según Mónica Pablo Gebara (1994), la ganancia de sólidos para manzana y papaya al igual que otros parámetros es muy rápida en las primeras etapas. Con el fin de comprobar si existe igualdad de efectos de los tratamientos en manzana variedad “Emilia” y “Golden delicious” sometida a DOPV, se realizan análisis de varianza (p = 0.05), del que se deduce que no hay diferencia significativa en ninguno de los factores en estudio.

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Pérdida de Agua. Se observa que para ambas variedades, para una misma presión absoluta existe un incremento de valores a medida que transcurre el tiempo después de la DOPV; por ejemplo, para la variedad “Golden delicious” con una presión absoluta de 430 mm Hg, 15 minutos y pH 2,1 la pérdida de agua luego del pulso de vacío es de 25,282 (g agua/100 g fi), a la hora del proceso pierde 34,740 (g agua/100 g fi), y a las 6 horas del proceso pierde 55,590 (g agua/100 g fi). Guennegues, dice que lo esencial de la transferencia de agua tiene lugar durante las dos primeras horas de tratamiento y durante los primeros 30 minutos para la transferencia de soluto. A partir de este momento, la intensidad de los intercambios disminuyen y la pérdida de agua se anula mientras que la ganancia de sólidos continúa aumentando regularmente. Por estas razones el producto tiende globalmente a disminuir de peso al comienzo del tratamiento, para ganar algo del mismo debido a la incorporación de solutos, consiguiéndose en tiempos de tratamiento largos, productos ricos en solutos. A partir de los análisis de los resultados obtenidos se puede indicar que el pH tiene ligera influencia en los resultados de la pérdida de agua, por lo contrario, la presión y el tiempo de pulso de vacío influyen sobre ésta respuesta experimental Para manzana Emilia sometida a DOPV, se observa que al realizar un análisis de varianza (p = 0.05), existe diferencia significativa en la interacción AB (pH y tiempo de vacío). Mientras que para la variedad Golden delicious el análisis de varianza, establece que hay diferencia significativa en el factor B (tiempo de vacío), en las interacciones AB (pH y tiempo de vacío) y ABC (pH, tiempo y presión de vacío). Mejor Tratamiento. De lo expuesto anteriormente deducimos que para manzana “Emilia“ sometida a DOPV, los parámetros pérdida de peso y ganancia de sólidos con la aplicación de 8 tratamientos no difiere significativamente, en tanto para pérdida de agua se observa el efecto de los factores: A (pH) y B (tiempo de vacío) los cuales al pasar de un nivel bajo a un nivel alto provocan cambios en los resultados. Dado que la pérdida de peso y ganancia de sólidos son parámetros que no presentan significación en las interacciones se toma a la pérdida de agua como medida para seleccionar el tratamiento más adecuado y conveniente. De acuerdo a esto, el mejor tratamiento en manzana Emilia sometida a DOPV es A 1B0C1 que corresponde a: pH 2.4, 15 minutos y 470 mm Hg. Para manzana variedad “Golden delicious” sometida a DOPV, el parámetro ganancia de sólidos con la aplicación de 8 tratamientos no difieren significativamente, en tanto que la pérdida de peso y pérdida de agua se toman para seleccionar el mejor tratamiento por tener diferencia significativa siendo esta AoB1C1 que corresponde a: pH 2.1, 30 minutos y 470 mm Hg como el más apto para industrializar, y por lo tanto se realizaron las pruebas de almacenamiento con este tratamiento. Determinación de la Actividad de Agua y Constantes de Permeabilidad. Los valores determinados de las constantes de permeabilidad de agua y sacarosa para manzana “Emilia” son: 8,5 * 10-3 (Kg/m2.s) y 8,00 * 10-6 (Kg/m2.s) respectivamente. De igual forma se determinaron las constantes de permeabilidad de agua y sacarosa para la variedad “Golden delicious” los cuales son: 1,09 * 10-2 (kg/m2.s) y 8,00 *10-6 (kg/m2.s) respectivamente. Estudio de Almacenamiento. Muestras del mejor tratamiento de cada variedad de manzana se almacenaron bajo condiciones de temperatura ambiente y refrigerada, obteniéndose los siguientes resultados. Discusión del cambio de °Brix y pH en muestras almacenadas. Los resultados obtenidos del almacenamiento a temperatura ambiente para las dos productos deshidratados de manzana nos indican los valores de sólidos solubles y pH tanto para fruta como para jarabe que varían ligeramente a través del tiempo. Estas pequeñas

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diferencias que se obtienen se podrían explicar bajo dos puntos de vista: a) que exista error experimental por falta de sensibilidad del equipo utilizado y b) la concentración de azúcar en el centro del cilindro de manzana no alcanza el equilibrio durante el proceso osmótico, y tendría una concentración más baja en sacarosa, por lo que luego del almacenamiento por efectos de difusión ocurriría la salida de agua y ocasionaría un ligero descenso en los °Brix, tanto en la fruta como en el jarabe; una situación similar presenta la variedad Emilia. El almacenamiento a temperatura refrigerada para ambas variedades, el °Brix y el pH se mantienen constantes, tanto para la fruta como para el jarabe, es decir que no hubo cambios durante el almacenamiento refrigerado. Análisis Microbiológico. El método combinado elegido disminuyó la carga microbiana a los límites de detección y aseguró la estabilidad de los productos durante dos meses de almacenamiento. No se observó que en muestras a condiciones de temperatura ambiente y refrigerada afectara la estabilidad microbiológica de los productos. Del Valle, J. y Aguilera, J. (1993), reportan que investigadores de varios países desarrollaron procesos simples y energéticamente eficientes de conservación de frutas tales como durazno, mango, papaya, piña y otras, basados en la combinación de diferentes factores antimicrobianos. Las formulaciones de pulpas y trozos de frutas se basaron en la combinación de un suave escaldado, ligeras reducciones de a w y el pH, y adición de sulfitos, benzoatos y sorbatos, y fueron microbiológicamente y sensorialmente estables por más de cuatro hasta ocho meses. Los datos promedios del análisis microbiológico al inicio y al final del almacenamiento al ambiente son: 30 y 10 ufc/g para manzana “Emilia” y 60 y 5 ufc/g para manzana variedad “Golden delicious”. Los datos promedios del almacenamiento refrigerado para manzana “Emilia” es de: 15 ufc/g para la primera semana y 5 ufc/g para la octava semana, en tanto que para la variedad “Golden delicious” los datos registrados para la primera semana es 40 ufc/g y para la octava semana de almacenamiento es 5 ufc/g. Tapia, et. al. (1992), reportan que la flora microbiana para papaya disminuyó durante cuatro meses de almacenamiento a temperatura ambiente mostrando una reducción marcada en la cuenta de mesófilos aerobios. Las cuentas de mohos y levaduras disminuyeron a menos de 10 UFC/g durante los cuatro meses de almacenamiento. Sin embargo García, et. al. (1993), establecieron en un estudio realizado para pulpa de guayaba, un límite máximo (criterio de rechazo) para conteo de mohos y levaduras de 10 3 UFC/g para cuatro meses de almacenamiento. Análisis sensorial. Los análisis estadísticos de los datos obtenidos de los análisis sensoriales aplicados al producto almacenado desprenden los siguientes resultados: Producto deshidratado mediante DOPV de manzana Emilia almacenada al ambiente. Del análisis de varianza realizado para los atributos de calidad: olor, color y aceptabilidad no varían significativamente durante el tiempo, mientras que en sabor y textura si presenta diferencia estadística significativa, a un nivel de confianza del 95%. Lo cual significaría una disminución de la calidad conforme transcurre el tiempo de almacenamiento. Producto deshidratado mediante DOPV de manzana Golden delicious almacenada al ambiente. Realizado las tablas de análisis de varianza, muestran que los atributos de calidad: olor, color y textura no presentan diferencia significativa, mientras que si existe diferencia significativa en sabor y aceptabilidad. Lo que se interpretaría como reducción de la calidad conforme transcurre el tiempo de almacenamiento. Producto deshidratado mediante DOPV de manzana Emilia almacenada en refrigeración. De los datos obtenidos del análisis de varianza para los atributos de calidad: olor, color, sabor, textura y aceptabilidad no presentan diferencia significativa a través del tiempo, es decir estos atributos no varían significativamente a

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medida que transcurre el almacenamiento, es decir que el producto es aceptado en su totalidad; no así al ambiente donde el catador no acepta el sabor y la textura. Producto deshidratado mediante DOPV de manzana Golden delicious almacenada en refrigeración. Los datos obtenidos de análisis de varianza para los atributos de calidad: olor, color, sabor, textura y aceptabilidad no presentan diferencia significativa a través del tiempo, es decir estos atributos no varían significativamente a medida que transcurre el tiempo, al igual que en la variedad anterior es aceptado totalmente, en tanto que las muestras almacenadas a temperatura ambiente presentan una reducción de calidad en sabor y aceptabilidad, como se mostró anteriormente. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El presente trabajo ha permitido obtener y preservar manzana deshidratada de las variedades “Golden delicious” y “Emilia” por pulsos de vacío y tratada por procesamiento mínimo. Del análisis estadístico se recomienda utilizar una presión de 470 mm Hg con un tiempo de pulso de vacío de 15 minutos a un pH de 2.4 para manzana variedad “Emilia” y de 470 mm Hg con un tiempo de pulso de vacío de 30 minutos a un pH de 2.1 para manzana variedad “Golden delicious” . Se estableció la porosidad de manzana en las dos variedades (Emilia y Golden delicious). El método y procedimiento de Andrés y Fito (1993) para el cálculo de porosidad empleado para esta investigación, permite determinar la porosidad efectiva (e), y así mismo permite conocer como actúa el Mecanismo Hidrodinámico (HDM) de frutas porosas durante la operación de impregnación a vacío. En general las porosidades calculadas para las dos variedades de manzana son similares con las reportadas por Andrés y Fito (1993), que están entre 12.7% y 17.6%, tomando en cuenta el alto coeficiente de correlación obtenido al graficar Xp vs. (1 -1/r) De las dos variedades estudiadas la más porosa es la manzana variedad Emilia con un valor de e 15.63 %, mientras que para manzana variedad Golden delicious es de 13.23%. Se concluye que los resultados obtenidos pueden emplearse para el diseño de productos de fruta, utilizando la técnica de impregnación a vacío. Se recomienda realizar un estudio de porosidad que implique diferentes tipos de corte geométrico, tiempos de impregnación a vacío y el grado de madurez de la fruta. Se evaluó la cinética de deshidratación osmótica en manzana “Golden delicious” y “Emilia” bajo condiciones de presión atmosférica y con pulso de vacío. Los parámetros que describen la cinética de deshidratación para manzana (pérdida de agua, pérdida de peso y ganancia de sólidos) en los diferentes tratamientos, aumentan conforme aumenta el tiempo de proceso, siendo estos cambios más notorios durante los primeros minutos del proceso (pulso de vacío). Se estableció los cambios físico-químicos en manzana Golden delicious y Emilia durante la deshidratación osmótica por pulso de vacío. Los cambios en contenido de °Brix muestran un aumento con respecto al tiempo y el pH disminuye, demostrando que hay una deshidratación osmótica, mismos que varían dependiendo del tratamiento a la presión utilizada. Se definieron las constantes de permeabilidad en el proceso de la DOPV, en el mejor tratamiento. Los valores determinados de las constantes de permeabilidad de agua y sacarosa para manzana “Emilia” son: 8,5 * 10-3 (Kg/m2.s) y 8,00 * 10-6 (Kg/m2.s) respectivamente. De igual forma se determinaron las constantes de permeabilidad de agua y sacarosa para la variedad “Golden delicious” los cuales son: 1,09 * 10-2 (kg/m2.s) y 8,00 *10-6 (kg/m2.s) respectivamente. La constante de permeabilidad del agua, en especial, puede ser utilizada para el control de un proceso de deshidratación osmótica y para incrementar el flujo de agua, a través de un aumento del valor de esta constante (Alvarado 1996).

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Se realizaron pruebas de estabilidad en el mejor tratamiento para cada variedad de manzana en estudio. En el almacenamiento de ambas productos deshidratados de manzana se observan diferencias en los atributos de calidad tanto para refrigeración como para el ambiente. Las pruebas sensoriales para los productos almacenados en refrigeración realizadas sobre las características organolépticas, determinan que no existe degradación de los atributos de calidad evaluados; en cambio para los productos almacenados a temperatura ambiente si se detectaron disminución en sabor y textura para manzana Emilia y en sabor y aceptabilidad para Golden delicious. De esto se concluye que la aceptabilidad sensorial en general fue alta cuando se almacenó en refrigeración. Los métodos combinados demuestran ser eficientes para la disminución de la carga microbiana en el producto tratado. Por lo expuesto en los párrafos anteriores se recomienda hacer un estudio mas profundo en cuanto a la degradación de las características organolépticas durante el almacenamiento. Se recomienda también la capacitación de un grupo de personas para la realización de pruebas sensoriales, a fin de alcanzar resultados confiables ya que en la mayoría de las tesis comprende una fase del estudio.

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OBTENCION DE JARABE DE GLUCOSA A PARTIR DE ALMIDON DE MAIZ (Zea mays) Julio Bayas I. Amable Ibarra H. Mario Paredes

RESUMEN El Jarabe de glucosa se forma por la degradación total del almidón de maíz en sus unidades estructurales como es el caso de la glucosa. A una cadena de almidón compuesta de amilosa y amilopectina se puede tratar con enzimas, como es el caso de la  amilasa y la glucoamilasa que deja en libertad todos los enlaces  1 – 4 de la gran molécula de almidón, y para la amilopectina se utiliza la pullulanasa que desdoblará los enlaces  1 – 6 de esta gran molécula. Este proceso se da en un medio acuoso (concentración 30% w/w), si esta suspensión es calentada se forma un gel de alta viscosidad (  4000cP.) . Al agregar la enzima esta viscosidad cae en un tiempo cercano a 3 min., hasta llegar a valores de viscosidad relativamente bajos ( 5 cP.) . Un tratamiento enzimático de este nivel, permite rendimientos altos en lo que se refiere a glucosa, con valores de hasta 98% de conversión y alta pureza.

INTRODUCCION La obtención en el ámbito industrial de jarabes de glucosa a partir del almidón de maíz se realizaba mediante hidrólisis con ácido clorhídrico hasta hace unos pocos años (Radley, 1977). Sin embargo, este proceso ha sido totalmente transformado con la aparición del sistema múltiple enzimático, el cuál no sólo permite efectuar una producción más controlada y variada de tales productos, sino que al eliminar el uso del ácido, se reducen notoriamente los costos de producción. Por está razón Estados Unidos y Japón, la mayor parte de la industria dedicada a esos productos emplean actualmente el sistema enzimático o por lo menos combinan este sistema con el método ácido, (Reed, 1975; Grammp, 1982). Durante la hidrólisis del almidón se producen sacaridos de distintos pesos moleculares, tales como glucosa, maltosa, oligosacaridos, y dextrinas, cuya distribución depende del tipo de enzima y del tiempo de hidrólisis. En los países industrializados la industria de jarabes de glucosa, fructosa, y otros emplean como materia prima el almidón de maíz (Reed, 1975) lo cuál implica un aislamiento del almidón de otros constituyentes del granulo de maíz, sin embargo, cuando se desea obtener un producto para consumo humano en países en vías de desarrollo se debe buscar un proceso que resulte económico de acuerdo con las posibilidades de cada país. Así, en el caso particular de estos países se deberá utilizar como materia prima la harina de cereales o tubérculos para efectuar los tratamientos que se deseen, ya que, en general este procedimiento resulta menos costoso. Varios han sido los investigadores que han trabajado en este aspecto. Tergubov y Fomicheva 1974, estudiaron la cinética de la hidrólisis enzimática de la harina de maíz usando una amilasa y establecieron el valor de la constante de Michaelis y la velocidad máxima de reacción. Grzeskoviak y Remisezewski (1974) efectuaron una revisión (6 referencias) de los métodos de hidrólisis de materiales amiláceos en especial del maíz, presentando diagramas de flujo para la producción de jarabes de glucosa. Un proceso industrial para la obtención de jarabes de glucosa y dextrosa a partir de grits de maíz es descrito por Twisk y col. 1976, en el cuál se emplea una  amilasa bacteriana o una amiloglucosidasa en unas condiciones de acidez y temperatura específicas para cada enzima. En consecuencia el objetivo del trabajo aquí descrito fue el de obtener un producto con alto contenido de glucosa a partir de la modificación enzimática del almidón de maíz, mediante la acción sucesiva de tres enzimas ( amilasa, glucoamilasa y pullulanasa). El trabajo se desarrollo en tres fases principales: Estudio de la cinética de hidrólisis del almidón de maíz, con la utilización de las enzimas.

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Estandarización del proceso de obtención de glucosa. Purificación y caracterización del producto obtenido y concentración hasta estado comercial. MATERIALES Y METODO Materia Prima Almidón de maíz Se utilizó almidón de maíz que se lo encuentra comercialmente como maicena con la marca “Doña Petrona” de la fábrica “INAL” de la ciudad de Ambato provincia de Tungurahua (INAL), la que tiene un 12% de humedad, 0.6 % de proteína y 85.6% de carbohidratos. Enzimas Se emplearon 3 tipos de enzima: Una  amilasa: Esta es una  producida por el Bacilo subtillis y comercializada por industrias NOVO de Dinamarca. Su actividad reportada es 120 KNU/g (KNU = kilo novo units), siendo un KNU la cantidad de enzima que hidroliza 5.26 g de almidón soluble por hora a 37oC y pH 5.6. La enzima viene en una suspensión con una densidad de 1.2 g/cc. Amiloglucosidasa (Glucoamilasa): A.M.G. o Amiloglucosidades-Novo, comercialmente se lo conoce como “A.M.G. 300 L” es una glucosidasa comercializada por Novo Industry A/S, Dinamarca, cuya actividad reportada es de 150 AGU/ml. (AGU= Amyloglucosidase Units) siendo un AGU la cantidad de enzima que hidroliza un micro mol de maltosa por minuto a 25°C y a pH 4.3. La enzima viene en suspensión con una densidad de 1.7 g/ cc. Pullulanasa : es una enzima de origen microbial que comercialmente se obtiene con el nombre de “Promocime de Novo”, la actividad de esta enzima no ha sido reportada por esta razón se utiliza en exceso (en mayor cantidad que a las enzimas utilizadas en el proceso). Resinas de intercambio ionico Se emplearon resinas macroporosas, comercializadas por la casa DOE CHEMICAL COMPANY, de dos tipos a saber: Una de ablandamiento que utiliza resina Dowex 88, impregnada con sal muera. Y una de intercambio ionico dividida en 2 partes: Aniónica: Con resina Dowex 66 con una capacidad de intercambio de 1.5 meq/ml. Catiónica: Con resina Dowex 88 con una capacidad de intercambio de 1.9 meq/ml. Reactivos. Todos los reactivos utilizados, tales como cloruro de sodio, cloruro de calcio, hidróxido de sodio, ácido cítrico y ácido clorhídrico fueron de grado RA (Merck Dramstadt – AG). Ayudas Filtrantes y Clarificadores. Se emplearon tierras de diatomáceas Hiflo Supercell y Carbón Activo DARCO y una Bomba de Vacío Welch 1200. METODO Cinética De Hidrólisis De Almidón De Maíz. Para establecer la cinética de hidrólisis del almidón de maíz se deben tomar en cuenta tres procesos fundamentales como son la liquefaccción y la sacarificación. Para la liquefacción se preparara una suspensión de almidón en agua con un 35 a 37 % de sólidos en base seca, su pH es ajustado a 6.2 y 6.5, se añade calcio en una proporción de 40 ppm. Utilizando cloruro de calcio, los cuales estabilizan la enzima. Se utiliza una -amilasa estable al calor (termamil de Novo 120 l) en porcentajes que varían entre 0.05 y 0.10% (% de almidón en bs), se mezcla la suspensión y es calentada a 105°C usando un baño de aceite, manteniendo esta temperatura por 7 minutos, luego se enfría a 95°C, y es mantenida por un tiempo de 3 horas con agitación constante hasta hidrolizar todo el almidón, al final de este paso, el almidón ha sido convertido a dextrina con un valor entre 8 y 15 de equivalente de dextrosa (E D).

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Después de la licuefacción con una -amilasa termoestable, el pH se baja a 4.5 y el jarabe es enfriado a 60°C, se añade inmediatamente una glucoamilasa (NOVO AMG 200L) en porcentajes de 0.15 a 0.20% (% de almidón en bs), simultáneamente a esta enzima se añade la pullulanasa (PROMOZIME DE NOVO) en el 0.40 % (% de almidón en bs) a la que se da un tiempo de reacción de 48 horas, partiendo de las pruebas preliminares según se indica en la Tabla A8.que relacionan el porcentaje de conversión contra el tiempo, los tratamientos utilizados son los que dieron más alta conversión. Purificación y Caracterización del Jarabe El jarabe obtenido después de la sacarificación, se neutraliza, para ser tratado para eliminar los iones que se han incorporado al proceso durante el tratamiento de hidrólisis. Se pasa entonces el jarabe por la resina catiónica y luego por la aniónica, siguiendo las recomendaciones dadas por la casa comercializadora Dow en lo tocante a carga iónica y flujo del eluente. Se necesita comprobar que la solución finalmente obtenida tenga un pH neutro y este ausente de sales minerales. Finalmente el jarabe es evaporado hasta una concentración de 68 Bé (densidad de 1.8 g/cc) y es almacenado en recipientes oscuros para evitar alteraciones con la luz del sol. Para caracterizar el producto obtenido se le determinó la humedad y la concentración de glucosa por el método de Valtek (1986), el equivalente de dextrosa siguiendo el método descrito por R. Less (1982). Además se identificaron los azúcares presentes en el producto final mediante Cromatografía Líquida de Alta Presión (HPLC), la cuál se realizo en los Laboratorios del ITTI de La Facultad de Ingeniería Química, en La Escuela Politécnica Nacional Quito. Para el Análisis de Azúcares por HPLC se toma en consideración las siguientes Condiciones de Operación: Equipo Hewlett Packard 1050 Columna NH2 Polymer P 1967 Inyector Multisampler PS1235 Inyección 20 l. Fase móvil Acetonitrilo agua 65:35 Detector Con Indice de Refracción HP 1047 A Temperatura 30 o C. Integrador HP 105 d Atenuación = 0.0 Velocidad 5 mm/min. Se inyectaron los azúcares estándares de glucosa, maltosa, isomaltosa, maltotriosa, maltotetrosa, maltopentaosa, maltohexaosa, y almidón Pruebas sensoriales del producto de confitería. Se prepararon 2 tipos de caramelo, utilizando dos formulaciones. Las muestras elaborados se sometieron a pruebas de catación según Elías L. y Watts M. 1982, utilizando un panel conformado por 10 catadores. Para determinar la formulación que resulta diferente se aplica la prueba de análisis significativo como es la prueba de rango múltiple de Tukey al 95%. Diseño Experimental Para el siguiente estudio se realizaró un estudio factorial 24, con dos niveles y dos replicaciones, dando un total de 32 tratamiento. Los mismos que se detallan a continuación con sus factores y niveles ensayados: Factores Niveles A: pH de la suspensión ao pH = 6.2 a1 pH = 6.5 B: % alfa amilasa bo 0.05 % b1, 0.1 % C: % glucoamilasa co 0.15 % c1 0.20 % D Presencia o no de Pullullanasa do Con d1 Sin

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El estudio lleva implícito términos constantes, como son: El tipo de almidón % de materia sólida en la suspensión Temperatura y tiempo de liquefacción y sacarificación Estas constantes se obtuvieron de pruebas preliminares previas de las que se obtuvo los valores más altos para un mayor rendimiento. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Análisis Materia Prima La materia prima para este estudio es el almidón, su composición se detalla a continuación. Tabla 1 Analisis Físico Químico y microbiológico de la materia prima maicena (Zea Mays)A – Inal. Humedad Grasa Carbohidratos Cenizas Proteína Hierro Fósforo Calcio Aspecto SO2 Recuento Total Recuento de Hongos y levaduras Solubilidad a gramos por 100 gramos de producto

12.0 g. 0.5 g. 85.6 g. 1.0 g. 0.6 g. 2.5 mg. 50.0 mg 86.0 mg. Polvo blanco fino 80.0 ppm 42 * 101 ufc/g. 10 ufc/g. (Recuento estimado) Insoluble en agua y en alcohol

Análisis Estadístico.El análisis estadístico se realizo basándose en la concentración de glucosa obtenida durante 48 horas, se realizó la prueba de Análisis de varianza en, en la que se demuestra que el factor A es el más representativo obteniendo un valor de F005= 4.54 de tablas y F005= 4.72 de la razón de varianza. Realizando una prueba análisis significativo como es la de tukey observamos que no hay diferencia significativa, por lo que cualquiera de las combinaciones puede ser usada. Se elige el mejor tratamiento por el que obtenemos mayor concentración de glucosa al final del proceso (mejor rendimiento) que en nuestro estudio corresponde al tratamiento A oB1C1Do con el que obtenemos un rendimiento del 98.55%, siendo las variables utilizadas pH 6.2, 0.10%  amilasa, 0.20% de glucoamilasa y con presencia de pullulanasa. Análisis del efecto enzimático sobre la concentración de glucosa.Desde el momento que se añaden las enzimas a la suspensión, el cambio más importante es la liberación de glucosa. La conversión de almidón en glucosa sigue tres etapas fundamentales que son la liquefacción, dextrinización y sacarificación. El almidón tiene un valor de 2.86 de glucosa g/L antes de iniciar el proceso. En la primera etapa una molécula de almidón es tratada con una  amilasa que rompe las cadenas de almidón en forma ordenada donde llegamos a obtener valores de glucosa de 33.87 g/L esto es luego de los primeros 7 minutos. Luego en la segunda etapa tenemos un rompimiento al azar causada por el ácido y el calor, la cual es una conversión dual en el cual llegamos a obtener valores desde un inicial de 33.87 g/L y al final del mismo de 132 g/L después de las tres primeras de proceso, en este punto toma el nombre de agua dulce. Después en la tercera etapa se añade la glucoamilasa y la pullulanasa para garantizar que el rompimiento de los enlaces  1-6 del almidón hasta glucosa sea completo. El rendimiento de la pullulanasa es cuantificado por la presencia de isomaltosa. En lo referente a la cantidad de glucosa obtenemos valores que van desde los 132 g/L hasta los 295.44 g/L al final del proceso de las 48 horas. En lo referente a la figura 1 en la que se representa todo el proceso sigue una cinética de primer

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orden y tiene una tendencia logarítmica con un R2 de 0.914. El cambio más significativo se da durante las primeras 9 horas del proceso llegando a obtenerse valores de 250 g/L. Posteriormente la velocidad de rompimiento disminuye. Análisis de la variación de viscosidad durante la elaboración del jarabe. Una suspención que contenga una alta concentración de almidón forma un gel denso cuando alcanza temperaturas de gelatinización, en este caso con una solución al 30% alcanza una viscosidad de 4506 cP, al agregar una  amilasa en el momento que se produce la gelatinización en forma rápida decreciendo la viscosidad a un valor de 37 cP. Después de transcurrir 3.5 minutos estos valores se determinaron en un viscosímetro análogo Ainsworth 125 l.. Luego en el proceso de dextrinización comenzaron con un valor de 37 cP. , En este paso desciende más lentamente la viscosidad y es así que a los 30 minutos tenemos un valor de 30.45 cP. , Y es así que al final del proceso tenemos un valor de 16.8 cP. Durante la sacarificación cambia muy poco teniendo valores que van desde 16.8 cP. A 4.4 cP. Para la determinación de la viscosidad del jarabe de glucosa con el viscosimetro rotacional, para el cuál se trabajo con el rotor UL, el cuál tiene las siguientes dimensiones: L = 0.09239 m, Rb = 0.0125m, Ra = 0.01381m. Para realizar él calculo lo realizamos de la siguiente manera: Esfuerzo de cizalla () (Pa) =  / (2  L Rb2) Velocidad de cizalla () (1/s) = (2 Ra2/ (Raa – Rb2))*(2  N/60) Entre estos 2 valores se realiza una regresión lineal en la cuál, la pendiente de esta curva, representa la Viscosidad (Pa. S)entre estos puntos. (Alvarado 1996). Durante este proceso obtenemos dos figuras como son la variación de glucosa durante la dextrinización y variación de la viscosidad durante la Liquefacción dextrinización y sacarificación juntas.

Evaporación del jarabe.Luego de que el jarabe ha sido obtenido y purificado se necesita concentrar para elevarle a un valor de 95 ED que es el término comercial. Se debe tomar en cuenta que un jarabe que contenga un solo tipo de glucosa ( la glucosa se presenta en 5 formas como son:  D-glucosa,  D-glucosa, piranosica, furanosica y de cadena abierta), como en el caso del presente estudio que sólo tenemos  glucosa, cristalizará irremediablemente pero, en este caso se requiere obtener jarabe de glucosa y no monohidrato de glucosa cristalizado. Además, es necesario sacar todos lo minerales que puedan provocar cristalización, por esta razón se utilizó una columna de intercambio ionico para eliminarlos completamente a estos. Para evitar esto se necesita agregar sustancias químicas como la glicerina, ácido cítrico o algún gelificante. La concentración de un jarabe se mide en términos de densidad o Boumé, en la que concentramos el producto desde 30% en el cual se tiene una densidad de 1.1240 y 15.99 oBé hasta 70% en el cual tenemos una densidad de 1.3441 g/L de sólidos, 37.121 oBé. Análisis de azucares por HPLC del contenido global de glucosa.Con la finalidad de tener una mayor confianza en los datos obtenidos (mejor tratamiento) se realizó una Cromatografía Líquida de Alta presión (HPLC) en la E.P.N. Quito en su ITTI para identificar el tipo y cantidad de azúcares que se tiene en la mezcla (jarabe de maíz), cabe mencionar que este jarabe debe estar libre de residuos además esta filtrado, clarificado y pasado a través de resina de intercambio ionico. La cuantificación de los picos de esta muestra dio los siguientes resultados: Glucosa Maltosa e isomaltosa Maltotriosa

295.2 mg/ml 6.4 mg/ml 4.0 mg/ml

Se debe mencionar que el resultado presentado de maltosa corresponde a una mezcla de maltosa e isomaltosa; estos dos azúcares no se pueden separar por tratarse de azúcares con el mismo peso molecular y al ser inyectados no se separan en picos diferentes.

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Presencia de dextrinas y azúcares superiores.En el presente trabajo se realizó una evaluación de los azúcares (rendimiento) con el jarabe obtenido por el mejor tratamiento (considerando el mejor tratamiento el que presenta mayor concentración de glucosa por litro). Siguiendo el método descrito para análisis de azúcares diferentes como la maltosa y glucosa se tiene: del almidón utilizado anteriormente (330 g. y luego de hidrolizarlo, se filtro y se obtuvo un residuo de 19 g., este residuo es una mezcla de glucosa, maltosa, isomaltosa y dextrinas de alto peso molecular, almidón, grasa y proteína. Tratado con fenol se extrae la grasa, obteniéndose un peso de 18 g. los azúcares simples como la glucosa, isomaltosa, maltosa, son solubles en agua y en alcohol. Tratándole con una solución de alcohol etílico al 20% se solubilizan las amilodextrinas; luego de filtrar y desecar se tiene un peso de 12.4 g. que corresponde a los azúcares superiores. Estos azúcares superiores contienen amilodextrina que es soluble en solución de alcohol del 25 - 45% presentando un peso de 10.17g. Una vez separado la amilodextrina, se procede ha separar la eritrodextrina que es soluble en alcohol de 55 a 65 % y se tiene un peso de 5.97 g.. Las acrodextrinas son solubles en alcohol superior al 70% y presentaron un peso 3.759 g. El residuo final corresponde a una mezcla de maltodextrinas con almidón son solubles en alcohol absoluto; y el almidón es totalmente insoluble, de esto se presenta un valor de 1.97 g.; esto corresponde al peso final del almidón insoluble; o sea que se tiene un valor de 1.79 g. de maltodextrinas. Determinación del umbral de dulzor.Como umbral de dulzor se conoce el punto mínimo de dilución que las sustancias pueden llegar antes de volverse imperceptibles a las papilas gustativas. Este método (Según Belitz 1988) es de análisis sensorial y de carácter cualitativo, se realiza para obtener un acercamiento a la calidad de la glucosa pura relacionándolo con la comercial. Los datos se obtuvieron de un promedio de 4 catadores considerando la misma hora del día y con la misma temperatura ambiente. El umbral de dulzor se puede expresar en términos de porcentaje de peso o en términos de concentración (normalidad). Se encontraron valores promedio para el jarabe comercial de 0.4 % y 0.042 N, y para el jarabe de glucosa obtenido tenemos 0.041 % y 0.023 N. Belitz 1988 reporta datos del umbral de reconocimiento de dulzor y poder edulcorante relativo que se encuentran reportados en la Tabla 4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES Comparando la hidrólisis obtenida con otro tipo de hidrólisis de almidón, se puede decir: una hidrólisis enzimática tiene un rendimiento superior a una hidrólisis ácida; una hidrólisis enzimática es compensada de mejor manera con una conversión dual ácido – enzimática. Las  amilasas son selectivas para separar glucosa. Con mayor tiempo de operación las glucoamilasas separan glucosa hasta un cierto tiempo; por ser de baja energía de activación el rompimiento de maltosa a glucosa puede volverse un proceso reversible, es así que si se deja más de 48 horas se produce una reversión en el proceso. El mejor tratamiento se determina por la mayor cantidad de glucosa obtenida, y esto corresponde al tratamiento A0 B1 C1 D0 en el que se alcanza 295 g. de glucosa a partir de 300 g. de almidón, eso es un rendimiento del 98.4% si el proceso se puede detener antes de las 2 4 horas se obtiene cantidades ligeramente superiores a 250 g., alcanzándose un rendimiento del 83 %. La hidrólisis de almidón por vía enzimática, se realiza en tres partes fundamentales, y la cinética de formación varía en cada una de estas etapas. Para el caso de la licuefacción, la hidrólisis presenta una cinética de orden cero, ya que si se realiza un gráfico entre el tiempo transcurrido y la cantidad de glucosa formada, se obtiene una curva con un R  0.95, que significa que la concentración del sustrato y la formación del producto tienen una velocidad casi constante. Para las otras dos etapas, se describe una cinética de primer orden, ya que las figuras obtenidas son de tipo logarítmico, y se observa que el sustrato sufre la dependencia de la velocidad de formación, ya que esta varía según el sustrato se consume, en forma rápida durante los primeros minutos y decayendo luego de transcurrir un cierto período de tiempo. El cálculo de la viscosidad en el proceso de formación de jarabes es muy importante ya que con estos valores se puede calcular la potencia que tendría un motor para poder agitar un volumen de almidón en estado de solución

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densa, ya que si se extrapola a términos industriales se tendría que mover grandes cantidades de un producto altamente denso. El jarabe en condiciones normales tiene una coloración amarillenta conocida con el nombre de paja pálida, que al momento de concentrarle se vuelve amarilla, si se desea obtener un jarabe claro se necesita eliminar el color, oxidando la materia coloreada, para ello se necesita pasar a través de una columna de intercambio ionico en la que el color puede ser oxidado y desaparece, obteniendo un producto cristalino. Cuando se trabaja durante 5 horas en un proceso continuo, el rendimiento es del 60% (% de glucosa), al subir el tiempo a 8 horas el rendimiento sube al 80 % y con 10 horas el rendimiento es ligeramente superior al 80 %, estos datos se obtuvieron al realizar los balances de materia y energía. RECOMENDACIONES El empleo de un evaporador al vacío en el proceso de concentración, mejora la característica del jarabe, puesto que se realiza a menor temperatura y la evaporación es más rápida evitando la cristalización en lo posterior. Se debería seguir el estudio del presente trabajo desde dos puntos de vista. El uno es el utilizar reactores con lechos impregnados y con enzimas inmobilizadas para acelerar el tiempo de operación, en este trabajo se debe buscar la manera de aumentar el rendimiento disminuyendo el tiempo de proceso. El otro punto de vista es que si se trabaja en forma Batch se debe buscar la manera de cortar el proceso antes de las 24 horas sin que sufran alteraciones con el azúcar final. Se debería buscar nuevas alternativas de producción, al trabajarse con otros almidones, como pueden ser de tubérculos, o frutas amilaceas como el banano, que vendrían a disminuir las pérdidas post cosecha, y aumentar réditos para el país. En un proceso de hidrólisis cuando se requiere cuantificar glucosa exclusivamente, se recomienda utilizar un método que analice glucosa exclusivamente como se realizó en el trabajo presente (Método Valtek 1986 ó enzimático), el cálculo de azúcares reductores (ED) es también un método empleado pero no es preciso, ya que este no sólo identifica glucosa.

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EVALUACIÓN DE CALIDAD DE CAFÉ TOSTADO Y PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA UNA PLANTA TOSTADORA DE LAS VARIEADES CAFÉ ARÁBICO (Coffea arábica) Y ROBUSTA (Coffea canephora) Fernando Jácome C. Walter Verdesoto I. Darío Velástegui RESUMEN El presente estudio evalúa el efecto combinado de la mezcla de dos variedades de café (Coffea arabica y Coffea canephora) y los tiempos de tostado sobre el índice de oxidación, Con los datos experimentales se formula un proyecto de inversión para una planta tostadora de café. En la fase experimental se determinan los índices de oxidación, por métodos de oxido – reducción; a partir de mezclas de café tostado. El estudio de mercado se realiza en base a información bibliográfica, lo cual permitió determinar la capacidad de la planta. De acuerdo al proceso para la elaboración de café tostado y molido se realiza el diseño y distribución de la planta, el cálculo de los suministros y el requerimiento de mano de obra. Para la evaluación económica se solicitó cotizaciones a firmas proveedoras, se consideraron los salarios así como los precios y costos vigentes para el primer semestre de 1999, realizándose los cálculos para los 10 años de vida del proyecto. Los valores se incrementan de acuerdo a la inflación prevista por el gobierno actual. GENERALIDADES Importancia del proyecto Hasta hace pocos años prevaleció la idea de que el café es un alimento estimulante, nocivo para la salud por la cafeína que contiene y que carece de valor alimenticio real, los análisis bromatológicos revelan que el café tostado es un alimento rico en ácido nicotínico cuya presencia en la alimentación ayuda a explicar la baja incidencia de pelagra en personas que comen básicamente fréjol y maíz, alimentos pobres en niacina, que no consumen carne y huevos en forma regular para compensar la pobreza de niacina en los cereales y leguminosas pero que acostumbran a tomar café dos o más veces al día. (4) El Ecuador produce café tostado, pero de baja calidad y en muchos casos con adulteraciones por mezclas o sucedáneos. La mayor parte de café verde de calidad se exporta sin ningún valor agregado, de allí la importancia de optimizar el proceso industrial e instalar una planta tostadora de café de alta calidad a partir del café producido en nuestro país para el consumo nacional y para exportación. Actividad industrial en general La industria de la torrefacción ha alcanzado un notable desarrollo en todo el mundo desde hace medio siglo. No debe sorprendernos el hecho de que el Brasil con una población de 160 millones de personas, sea el segundo mercado consumidor de café en el mundo (USA es el primero), con un consumo de 15 millones de tazas de café al día. Para satisfacer una demanda de esa magnitud, así como el mercado de exportación el país cuenta con aproximadamente 13.000 diferentes marcas nacionales de café tostado y molido, para atender los requisitos del mercado nacional y de otros países. Aspectos agrícolas El arbusto se considera la diva de las plantas útiles. La más ligera helada puede destruir toda una cosecha. No soportan bien la sequía, ni demasiada lluvia, ni demasiado sol. Las condiciones climáticas ideales son una altura de 600 a 1200 metros sobre el nivel del mar, temperaturas entre 15 y 20° centígrados y una precipitación anual entre 1500 y 2000 mm. Actividad industrial en el país En 1986, el café fue el primer producto de las exportaciones no petroleras por un valor de 299 millones de dólares correspondientes a café en grano, más 29 millones por café industrializado, dando un total de 328 millones de dólares.

Jácome F., Verdesoto M., Velástegu i.D.

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El cultivo de café es el sector que ocupa el primer lugar en la generación de empleo en el campo. El Ecuador destina de 30 a 40% de su producción de café al consumo interno, ya sea en forma natural o industrializado (soluble). La exportación de café beneficiado se realiza principalmente a los siguientes países: U.S.A., Alemania, Francia, Holanda, Italia, España, y Suecia. (ver cuadro 1) Ubicación del proyecto en la economía nacional El presente proyecto, de acuerdo a la inversión y según parámetros establecidos por la Corporación Financiera Nacional, se ubica en la mediana empresa ESTUDIO DE MATERIA PRIMA Café Arábico (Coffea arábica) La especie Coffea arábica, es la más conocida, más antigua y extendida en todo el mundo, presenta las siguientes características: Arbustos de hoja perenne, de 8 a 10 m de altura con frecuencia multicaule, ramas opuestas, largas flexibles, muy delgadas, de aspecto semi – erecto cuando son jóvenes ensanchado y decaído en la edad adulta. Hojas opuestas ovaladas, acuminadas, de peciolo corto, bordes ondulados y superficie brillante, ligeramente abarquillada; longitud: 10 a 15 cm; ancho: 4 a 6 cm. Las flores son blancas de perfume ajazminado, agrupadas en la axila de las parejas de hojas, en cimas de 2 ó 3, constituyendo verticilos de 8 a 15 flores. Cada una es sujeta por un corto pedúnculo y un cáliz compuesto de 5 pequeñas brácteas recubre el ovario. Corola formada por un largo tubo que se ensancha en cinco lóbulos (seis en raras ocasiones) muy estrechos. Estambres soldados a los pétalos, antenas alargadas; pistilo formado por un largo estilo y dos finos estigmas dominando la corola. El ovario da una drupa, llamada corrientemente cereza, ovoidea, subglobulosa, roja si está madura, de 10 a 15 mm de diámetro por 16 a 18 mm de largo, constituida por un exocarpio (piel) coloreado, un mesocarpio carnoso y blanco – amarillento (pulpa) y dos semillas unidas por sus caras planas. Cuando uno de estos dos óvulos aborta, el otro se desarrolla dando una semilla ovoidea, conocida comercialmente con el nombre de “caracolillo”. Cada grano está protegido por dos envolturas; la primera el endocarpio, es delgada y de textura esclerosa (parche), la segunda el perispermo, es una membrana muy fina (película o película plateada) más o menos adherida al grano. La semilla (la cereza, en lenguaje comercial) es de color gris amarillento o gris pizarra, más o menos azulado o gris verdoso, según las variedades, el modo de preparación, el medio y el tiempo de conservación. Está formada por un albumen corneo, de superficie lisa, cuya cara plana está hendida siguiendo el eje mayor por un surco más o menos rectilíneo. El embrión es corto y está situado en la base, comprende una radícula cónica y dos cotiledones cordiformes. Café Robusta (Coffea canephora) El C. canephora es un arbusto de hoja perenne que alcanza de 8 a 12 m de altura y ordinariamente es multicaule. Sus ramas son largas y tortuosas, las hojas grandes (20 a 35 cm de largo, 8 a 15 cm de ancho), oblongas acuminadas, con relieve abarquillado. Las inflorescencias son axilares formadas por uno a tres verticilos, constituídos cada uno de ellos por quince o treinta flores blancas y olorosas, cuya corola posee de cinco a siete pétalos. Cada verticilo tiene varias decenas y hasta un centenar de flores que darán glomérulos repletos de frutos. Estos de forma ovoidea, tienen de 8 a 16 mm de longitud. El exocarpio es rojo si está maduro; las semillas son ovoideas con una cara plana, de dimensiones variables, pero generalmente pequeñas. En general comparado con el C. arábica, el C. canephora tiene un crecimiento más vigoroso y mayor productividad; la especie es también más robusta y menos sensible a las enfermedades, especialmente a la producida por la Hemileia. Las características organolépticas de la bebida, aunque diferentes de las de la arábica, son cada vez más apreciadas por los consumidores y para la fabricación de café soluble. El contenido del alcaloide cafeína de esta especie es superior al del C. arábica. Producción actual de café El cultivo del café en el país presenta variaciones en la producción dependiendo de las condiciones geográficas, la variedad, el manejo y la cosecha entre otros factores como se ha señalado anteriormente. De acuerdo a la Dirección de Producción Agropecuaria los volúmenes de producción muestran una tendencia creciente. Se debe considerar que este comportamiento no es constante en la medida que año tras año se presentan variaciones radicales provocadas por las diversas fluctuaciones tanto ambientales como de otro orden. (ver cuadro 2)

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Producción futura de café Para obtener la producción futura del café en el Ecuador se ha partido de la serie histórica de producción que se encuentra en el cuadro 2 la cual no crece linealmente por diversas fluctuaciones ambientales como la Corriente del Niño motivo por el cual en la proyección de la demanda se va a utilizar el método de las medias aritméticas por medio de cual se obtuvo la siguiente ecuación: Y = 109096.2 + 1339.6 X Siendo Y la producción de café para los años siguientes y X el tiempo.(ver cuadro 3) ESTUDIO DE MERCADO Demanda actual de café tostado y molido La demanda del producto se ha incrementado a través de los años en forma significativa. Sin embargo, cuantificar esta demanda es difícil por la importación ilícita de productos por la frontera norte del país. De acuerdo con el COFENAC (Consejo Cafetero Nacional) es difícil cuantificar la producción real de café tostado. Se estima que aproximadamente 7% de la producción de café es destinada a la elaboración de café tostado y molido.(ver cuadro 4) Demanda futura de café tostado y molido Partiendo de la serie histórica de consumo de café tostado y molido expuesta en el cuadro4 se estima la demanda futura del bien. Al observar la serie histórica se demuestra que la demanda del producto no crece linealmente por lo que es necesario realizar la proyección de la demanda utilizando la fórmula de las medias aritméticas (21), se obtuvo la siguiente ecuación : Y = 3904.31 + 420.44 X Siendo Y el volumen consumido de café y X los años proyectados.(ver cuadro 5) Capacidad a instalarse en el proyecto Para determinar la capacidad a instalarse se ha considerado que el producto gracias a su elevada calidad sustituirá en gran parte a otros productos nacionales que actualmente se comercializan en el país. De acuerdo a lo citado anteriormente y según la estimación presentada en el cuadro 3.9 se determina que la planta a instalarse podría satisfacer en el año normal de operaciones el 2.24% de la demanda del país que asciende a 270.5 toneladas en café verde para producir 200 toneladas de café tostado y molido. ESTUDIO DE LA TECNOLOGIA Recepción de materia prima Operación en la cual se procede a pesar la materia prima de las dos variedades de café y determinar la humedad en el grano. Clasificación gravimetrica Operación que se realiza por gravedad para separar materiales extraños del café que se encuentran presentes tales como: piedras, clavos, cereza, cáscara, etc. Clasificación por zarandas Operación que tiene la finalidad separar el grano de café por tamaño, utilizando zarandas con orificios de diferente diámetro. Clasificación colorimétrica El café es clasificado por color. Acción de retirar granos fermentados, granos negros o atacados por mohos. Prelimpiado Esta operación permite el prelimpiado del café que va a ser tostado, la acción que se aplica es para eliminar polvo e impurezas adheridas al grano. Porrefacción El grano se lleva al horno, a una temperatura de 220°C, tostándose en 14 minutos, tiempo en el cual se determinó el mejor desarrollo de las características propias de un café tostado. Enfriamiento Se realiza por un lapso de 10 minutos en el mismo horno en el cual se apagan los quemadores y se inyecta aire frío para evitar la sobretorrefacción del grano. Molido

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El café enfriado se muele en un molino eléctrico. Formulación El proceso de fabricación se realiza con las variedades separadas desde la clasificación hasta el tostado, luego se establece la mezcla de café arábico molido (Coffea arábica) y café robusta molido(Coffea canephora), con los porcentajes que se haya establecido. Mezclado El café molido de las dos variedades se mezcla de acuerdo con la formulación establecida. Envasado El producto mezclado es envasado en paquetes de 500 g de polipropileno monoorientado realizando por separado el envasado del café para exportación y el de consumo interno. Sellado, empaquetado y almacenado El producto se envasa con una selladora al vacío para evitar que entre en contacto con el aire, y pierda el aroma propio del café tostado disminuyendo la vida útil del producto. Luego es empaquetado en cartones corrugados de 15 unidades de 500 g por cartón que pasan a ser almacenados y comercializados. Fase experimental Con la finalidad de determinar el efecto combinado de cuatro mezclas de café y cuatro tiempos de tostado sobre el índice de oxidación, se realizó el siguiente procedimiento: Las dos variedades de café (robusta y arábico), individualmente se sometió a torrefacción a temperatura constante (220°C), por tiempos de 12, 14, 16 y18 (factor A), estos tiempos varían dependiendo del grado de tostado que se desea obtener en el producto final. (23) El porcentaje de mezcla posterior al tostado de las dos variedades fue 80-20, 60-40, 40-60 y 20-80 (factor B); estas mezclas se realizan para determinar el efecto combinado entre los tiempos de tostado y las mezclas sobre el índice de oxidación. Al mezclar café suave (arábico) y café fuerte (robusta), se obtiene buen sabor y aroma, el tiempo de tostado nos da el grado de desarrollo de las propiedades químico - físico del grano. Metodo para la determinacion de indice de oxidacion en café tostado La determinación del índice de oxidación, representado por los ml de K2Cr2O7 0.1N que son reducidos en medio sulfúrico por el destilado al vapor, proveniente de 1g de café. El exceso de bicromato se titula por yodometría, haciéndose a la vez un ensayo en blanco, cuyo valor en ml de Na 2S2O3 0.1N se resta de aquel que se obtiene con el destilado, esta diferencia marca el índice de oxidación. EVALUACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Analisis de la materia prima Para la elaboración del café tostado fue necesario realizar los análisis de la materia prima con grano de café arábico y robusta, siendo estos: humedad, aspecto, número de defectos, tomándose una muestra de 100 granos de café verde de las dos variedades aleatoriamente. Analisis químico El índice de oxidación se determinó en café tostado a diferentes tiempos y mezclas, por un método de oxido – reducción. Con los datos obtenidos se realizó un análisis factorial a * b, obteniéndose como resultado la tabla de análisis de varianza. El efecto significativo (alpha = 0.05) hallado para la interacción nos muestra que los cambios en los tiempos de tostado inciden en el efecto que las mezclas poseen sobre los valores del índice de oxidación y viceversa. Para ello deberán considerarse estos dos factores como interdependientes. En la prueba Tukey´s Honestly para el factor A se establece que el mejor tiempo de tostado es de 14 minutos, para el factor B la mejor mezcla es de 20% de café arábico y 80% de café robusta. para la interacción AB los mejores tratamientos son 14 minutos y 40% café arábico- 60% café robusta de la mezcla, y 14 minutos y 60% café arábico - 40% café robusta de la mezcla. INGENIERÍA DEL PROCESO Cálculo de la capacidad de los equipos

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El cálculo de las capacidades de los equipos y maquinarias a utilizarse se realiza en base al volumen de producción planificado y siguiendo la secuencia de producción Especificación y selección de los equipos a utilizarse Peso de materia prima.- Balanza de plataforma DETECTO tipo mecánico, capacidad 150 Kg precisión 20 g. Clasificación por zarandas.- Clasificadora por zarandas tipo PINHALESEN capacidad para carga simple 150 Kg/h, voltaje 220 con motor de 5 HP Clasificación gravimétrica.- Clasificadora gravimétrica OLIVER con tolva de alimentación capacidad para 150 Kg/h, voltaje 220 con motor de 7.5 HP. Clasificación Electrónica.- Clasificadora electrónica (colorimétrica) Xeltron 30 RMP, capacidad para 100 Kg/h, voltaje 220 con motor de 2 HP. Prelimpiado.- Prelimpiador de manufactura Nacional capacidad para 250 Kg voltaje 220 con motor de 5 HP. Tostado – enfriado.- Horno MÚLTIPLE ECHEVERRIA capacidad para 100 Kg/h, voltaje 220 con motor de 10 HP. Denominado múltiple por cumplir varias funciones como: secador, tostador, y enfriador con un quemador que funciona a diesel. Molido.- Molino picador, desintegrador a martillos, NOGUEIRA, equipado con 5 cedazos de diferente finura voltaje 220 con motor de 2 HP capacidad 200 Kg/h. Mezclado – dosificado – envasador maquina de construcción nacional capacidad para 200 Kg/h voltaje 220. Empacado.- Empacadora al vacío Vac Master SVP-15, capacidad para 10 fundas por minuto voltaje 220. Ubicación geográfica El presente proyecto contempla la implantación de una planta procesadora en el recinto Santa Lucía, perteneciente al cantón Santo Domingo de los Colorados al sudoeste de la provincia de Pichincha a 7 Km. de la vía Santo Domingo de los Colorados – Quito. Distribución de equipos y diseño de la planta Se determinaron las necesidades de espacio de cada una de las operaciones y procesos empleados para la producción. El área de producción es de una sola planta para facilitar la circulación contínua de los materiales. El proceso de producción es lineal. En la determinación de las superficies de trabajo se consideró el espacio requerido por equipos, materiales, operadores, circulación del personal y mantenimiento. Balance de materiales Suministros Todo proceso tecnológico, es una serie de operaciones unitarias que transforman una materia prima en producto terminado, para lo cual se utilizan energías primarias como electricidad, combustible. Los suministros a utilizarse en este proyecto son los siguientes: agua potable, energía eléctrica, combustibles y lubricantes. El agua potable será utilizada para el aseo de la planta física y aseo personal. La energía eléctrica se empleará para los tres tipos de clasificadoras, el prelimpiador, el tostador, el molino, la mezcladora – dosificadora y la envasadora al vacío. El combustible (diesel y gasolina) se empleará en el equipo de tostado y en los vehículos de transporte del producto terminado. Los lubricantes serán utilizados para la lubricación de equipos y vehículos. Requerimiento de mano de obra Considerando la capacidad de producción de la planta y de los equipos se determinó la mano de obra requerida para procesar café tostado. Son necesarios 4 obreros para una producción normal de 8 h / día. La planta necesita un total de 13 personas para cumplir el trabajo planificado. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL Identificación de impactos ambientales Una planta tostadora de café genera desechos sólidos y líquidos, así como emanaciones gaseosas. Estos desechos están constituidos por: granos rotos, granos contaminados, fragmentos de cáscara o pergamino, etc., gases provenientes de la combustión y la torrefacción, aguas residuales provenientes del lavado de las instalaciones.

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Aunque el olor de los gases de una pequeña tostadora de café es generalmente observada en forma favorable, semejante emanación de gases de una gran instalación es observada como una molestia pública y realmente en algunos países la contaminación es sujeta a una restricción legal como una cantidad máxima de material orgánico que puede ser emanado hacia la atmósfera. Plan ambiental Como medida de mitigación se ha previsto atenuar los impactos generados por la construcción, puesta en marcha y funcionamiento de la planta de acuerdo como lo sugiere el ministerio de Medio Ambiente. ESTUDIO ECONOMICO Los cuadros de la inversión fija, estado de perdidas y ganancias, punto de equilibrio, gráfico del punto de equilibrio y el periodo de recuperación de la inversión se presentan a continuación de las referencias bibliográficas. CONCLUSIONES Se determinó que el efecto combinado del tiempo de tostado y el porcentaje de mezcla de las variedades de café antes citadas varían el índice de oxidación, el cual representa los cambios químicos que generan el aroma. En la evaluación económica se reporta una rentabilidad del proyecto respecto a la inversión total del 40% para el primer año y del 92.2% para el segundo año de producción valor que supera a la rentabilidad que ofrecen los bancos en el país en las diferentes alternativas de inversión. La rentabilidad del proyecto en los próximos años se incrementará ya que al trabajar al 100% de la capacidad instalada, los costos unitarios de producción disminuirán. El punto de equilibrio en el año normal es 36.8% con lo cual se garantiza al inversionista seguridad sobre su capital y a partir de este punto se generará beneficios para la empresa. La producción de café tostado y molido generará divisas extranjeras, ya que los montos por exportación aumentan al producir un producto de buena calidad. La implantación de este proyecto ofrecerá 17 puestos de trabajo en la industria, sin embargo el beneficio social se extenderá a nivel comercial y agrícola. El consumo de café tostado y molido es tradicional en el país, en el estudio de mercado se determinó que la demanda del producto es creciente, a pesar del incremento de precios, lo cual asegura al inversionista la venta del producto. El consumidor tendrá a su alcance un producto de buena calidad, ya que el café tostado y molido que se producirá no tendrá ninguna adulteración. La tasa interna de retorno reportó un valor de 56.5% que esta por encima del costo de capital y la inflación prevista por el gobierno por lo cual se concluye que el proyecto es rentable. Al realizar el estudio de mercado del producto terminado se determina la capacidad de la planta, así 270.5 toneladas de materia prima anuales equivalen a 200 toneladas de producto terminado siendo esto el 2.24% del total de la demanda de café tostado. Al observar el total de los valores aritméticos obtenidos en la matriz de Leopold tanto de las acciones como de los factores ambientales tenemos un valor de 378 con un signo positivo lo que nos indica que este proyecto producirá un beneficio ambiental generando un producto de elevada calidad y creando plazas de trabajo.

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El valor positivo obtenido en la matriz de Leopold permite dar soluciones a los impactos ambientales generados tanto en la construcción como en el proceso sin variar el esquema de funcionamiento siendo de muy bajo costo su mitigación.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS BANCO CENTRAL DEL ECUADOR, Anuarios de Exportaciones 1988-1997. BOUMA, G. 1996. Estudio de Factibilidad para instalar una planta de Snacks enriquecidos con quinua en la Provincia de Tungurahua. Tesis de Ingeniería en Alimentos. UTA. Ambato, Ecuador. 143 p. CALDAS, M. 1995. Preparación y Evaluación de Proyectos (Manual técnico). Primera edición. Publicaciones H. Quito, Ecuador. 145 p. CEPAL/AAT. 1958. Manual de Proyectos de Desarrollo Económico. Segunda ed. Naciones Unidas, México, D.F-México. CLARKE, R. 1987. Coffee Technology. Primera ed. Inglés. Editorial R.S.Clarke and R. Macrae. Elsevier applied Science. Londres, Inglaterra. Volúmen 2, 219 p. CORZO, M. 1977. Introducción a la Ingenieria. Primera ed. Editorial Limusa. Mexico. 148 p. COSTE, R. 1969. El Café. Primera ed. Madrid, España. Editorial Blumé, 310 p. DELGADO, P. 1994. ”El café nuestro de cada día”, Primera edición, Portoviejo, Ecuador. Imprenta Ramirez. 143 p. ECUADOR. FUNDACIÓN ECUATORIANA DE TECNOLOGÍA APROPIADA. 1990. Aprovechamiento de los desperdicios del café. Quito, Publicación, 1990. 23 p. ECUADOR. INSTITUTO DE NORMALIZACION ECUATORIANA. 1978. Café verde en grano clasificación y requisitos. NORMA 285, Quito, 8 p. ECUADOR. INSTITUTO DE NORMALIZACION ECUATORIANA. 1984. Café Tostado y Molido. NORMA 1123. Quito, 5 p. ECUADOR. CORPORACION FINANCIERA NACIONAL. 1993. Manual de Evaluación Ambiental para proyectos de inversión.. Primera ed. Quito, Ecuador. ECUADOR. MINISTERIO DE AGRICULTURA Y GANADERIA. 1993 Compendio Estadístico Agropecuario. Primera ed. Quito, ECUADOR. IFAIN. 1997. Estudio de Prefactibilidad para la cooperativa de producción y comercialización de café en el Cantón de Puerto Quito Provincia de Pichincha. Trabajo Práctico serie de estudios técnicos CUFAIN ANDINO VII. Quito, 139 p. OLASCOAGA, J. 1975. Bromatología de los alimentos industrializados. Segunda edición. Barcelona, España. Serrahima y Urpi. 357 p. RMEESE. A. 1977. Ecología y Contaminación Ambiental. Primera ed. Editorial Limusa. México, 230 p. SALTOS, H. 1993. Diseño Experimental. Primera ed. Editorial Pio XII. Ambato, Ecuador. 116 p. SCHACMER, M. 1994 Industria Alimenticia. Stagnino publishing Company. Chicago, USA. Febrero. Volumen 5, número 2. 70 p. SCHMIDT, H. 1973. Nerviosos y Digestivos. Primera ed. German. 228 p.

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CUADROS CUADRO 1. EXPORTACIONES DE CAFÉ EN LOS ÚLTIMOS 10 AÑOS AÑOS VOLUMEN (TON) VALOR F.O.B (miles de dólares) 1,988 77,398 192,284 1,989

74,216

152,356

1,990

100,846

118,529

1,991

75,177

98,456

1,992

63,736

63,840

1,993

82,594

89,840

1,994

114,677

368,765

1,995

77,702

185,718

1,996

70,520

129,567

1,997

39,506

86,300

FUENTE: Banco Central del Ecuador

CUADRO 2. PRODUCCIÓN DE CAFÉ EN EL ECUADOR Años Producción Nacional (Ton)

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

87.180 120.000 119.940 93.840 88.680 104.280 139.500 111.060 100.200 66.000

FUENTE: COFENAC (Consejo Cafetero Nacional) Dirección Ejecutiva ELABORADO POR: F. Jácome y G. Verdesoto

CUADRO 3. ESTIMACION DE LA PRODUCCION FUTURA DE CAFÉ EN EL ECUADOR Años Producción (Ton) 1998 66.616,2 1999 67.238,1 2000 67.865,9 2001 68.499,5 2002 69.139,0 2003 69.784,5

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2004 70.436,0 2005 71.093,6 2006 71.757,4 2007 72.427,3 ELABORADO POR: F. Jácome y G. Verdesoto CUADRO 4. CONSUMO DE CAFÉ TOSTADO Y MOLIDO Producción Exportación Importación Consumo Nacional Tostado. Tostado. Nacional.Tostado. Tostado (Ton) 1.988 6.102,6 3.028,9 151,4 3.225,2 1.989 6.219,3 3.372,1 168,6 3.015,8 1.990 6.393,1 625,7 31,3 5.798,7 1.991 6.568,8 136,7 6,8 6.439,0 1.992 6.207,6 393,3 19,7 5.834,0 1.993 7.299,6 1.521,7 76,1 5.854,0 1.994 7.088,6 2.239,6 112,0 4.960,9 1.995 7.774,2 1.517,5 75,9 6.332,6 1.996 7.014,0 1.377,2 68,9 5.705,6 1.997 7.610,2 771,6 38,6 6.877,2 FUENTE: COFENAC (Consejo Cafetero Nacional) y el Banco Central ELABORADO POR: F. Jácome y G. Verdesoto Años

CUADRO 5. ESTIMACION DE LA DEMANDA FUTURA DE CAFÉ TOSTADO Y MOLIDO Años Xi PRODUCCION (Ton) 1.998 10,0 8.108,7 1.999 11,0 8.529,2 2.000 12,0 8.949,6 2.001 13,0 9.370,0 2.002 14,0 9.790,5 2.003 15,0 10.210,9 2.004 16,0 10.631,4 ELABORADO POR: F. Jácome y G. Verdesoto

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INDICES DE MADUREZ Y DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FíSICAS DEL FRUTO, PULPA Y JUGO DE NARANJILLA HíBRIDO INIAP-PALORA. Jaime Alvarado P. Sonia Muñoz V. Juan Alvarado

RESUMEN Al ser la naranjilla una fruta de gran explotación en la región amazónica, con alrededor de 8500 hectáreas de cultivo (INEC,1995) y al haberse conseguido logros en el mejoramiento genético por parte de la granja Experimental Palora del Instituto Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INAP), conjuntamente con la Universidad de Indiana de Estados Unidos, al desarrollar un nuevo Híbrido, el INIAPPALORA (Solanum quitoense por Solanum sessiliflorum) consiguiéndose aumentar su productividad y su resistencia a plagas y enfermedades. La gran potencialidad económica por su sabor y aroma específico y la versatilidad de uso ha motivado a la realización del presente trabajo. En muestras del nuevo Híbrido INIAP-PALORA, se realizaron las determinaciones siguientes. Fruto entero: Peso, dimensiones, densidad , gravedad específica. En adición se determinaron los procentajes de cáscara, semilla y parte comestible que incluye la pulpa para la extracción del jugo. Pulpa:Densidad a cuatro temperaturas, parámetros reológicos como función de la temperatura, energía de activación según los datos del índice de consistencia, calor específico, difusividad y conductividad térmica. Jugo Filtrado: Densidad como función de la temperatura, coeficiente volumétrico de expansión térmica, viscosidad como función de la temperatura, energía de activación para iniciar flujo, calor específico, difusividad térmica y conductividad térmica. Se estableció una escala de maduración con 5 grados de madurez en el momento de la cosecha, considerando la coloración de la epidermis y para lo que se midió las siguientes propiedades: °Brix, pH, acidez, porcentaje de pulpa, humedad. Además se deteminaron los índices de madurez de la naranjilla Híbrido INIAP-Palora, durante el almacenamiento en los grados 1 (100% verde), 3 (50% con zonas anaranajadas y 50% con zonas verdes) y 4 (75% con zonas anaranjadas y 25% con zonas verdes). La información es útil para propósitos de: almacenamiento técnico de la fruta; cálculos de ingeniería para el diseño y construcción de equipos, trabajaos que conduzcan a su industrialización mediante aplicación, adaptación o desarrollo de tecnologías; así en la elaboración de jugos y néctares. El trabajo llena en buena parte, la carencia de datos sobre este nuevo híbrido.

INTRODUCCIÓN La naranjilla llamada así por su parecido con una pequeña naranja (little orange), a la cual en 1793 se le dió su nombre científico, solanum quitoense, por el científico Jean Bautiste Pierre Antoine de Monet de Lamark, quien la encontró por primera vez en Quito (Heiser, 1985). Varios estudiosos de ésta solanácea han designado al Valle del Pastaza como la cuna de ésta fruta. Sin embargo; evidencias posteriores de su existencia en otras latitudes, la describen como una planta originaria de los bosques de la región subtropical húmeda, en las faldas hacia el Oriente y aún hacia el Occidente de la Cordillera de los Andes, en las regiones pertenecientes a los países de Ecuador, Colombia y Perú (INIAP, 1982).

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En 1990, se identificó un híbrido natural denominado "Puyo", resultante de un cruzamiento entre solanum quitoense x solamun sessiliflorum, tolerante a las enfermedades, pero el tamaño de su fruto era pequeño; esto dió camino para realizar el mejoramiento genético, recurriendo a estas dos especies. Con la participación de la Universidad de Indiana y un programa del INIAP desarrollado en la Granja Experimental Palora; se llegó a obtener el Híbrido INIAP-PALORA, resultando del cruzamiento en polonización dirigida de solanum quitoense (Var. Baeza Roja) y solanum sessiliflorum (Var. Coccona Yantzaza) (Soria, Rodríguez y Heiser, 1995). Según Heiser y colaboradores (1995), este híbrido es resistente a plagas y enfermedades y su fruto tiene tamaño grande. Con relación a las propiedades físicas, existen datos obtenidos en muestras de la variedad Agria Puyo. Alvarado y Romero (1989) determinaron valores de la densidad de la pulpa a tres temperaturaa; densidad del jugo y viscosidad del jugo filtrado, como las medidas se hicieron entre 10° y 80°C a intervalos de 5°C, se establecieron las ecuaciones de regresión cúbica correspondientes y los valores de energía de activación para el flujo. Datos del calor específico para la pulpa como función de la humedad, desde 3690 hasta 2750 (J/kg.K), entre 92,4 y 63,1 g de agua/100 g, fueron publicados por Alvarado y Moreno (1987). Valores de la difusividad térmica, 1,31*10-7 (m2/s), y de la conductividad térmica, 0,42 (W/m.K), medidos en pulpa de naranjilla con 92% de humedad, fueron utilizados por Alvarado (1994), para analizar el efecto que tiene la humedad sobre las propiedades térmicas. Por otra parte Alvarado en 1996 en muestras de tres variedades como: Agria Puyo, Dulce e INIAP-PALORA, con diferente grado de madurez realizó las determinaciones siguientes: Fruta entera: Peso, volumen, dimensiones, densidad y gravedad específica. Parte comestible: parámetros reológicos. En adición se determinaron los porcentajes de corteza, semilla y parte comestible que incluye la pulpa. Además se ha realizado un estudio en el Híbrido Puyo por Alvarado 1996 en cuanto a propiedades físicas del fruto, pulpa y jugo. MATERIALES Y MÉTODOS Se utilizaron frutos maduros de naranjilla HíBRIDO INIAP-PALORA, obtenidos de la Granja Experiemntal Palora, por polinización dirigida a partir de los genotipos: Solanum quitoense (Var. Baeza Roja) y solanum sessiliflorum (Var. Coccona Yantzaza), produce un fruto que es más grande, sin la necesidad del uso de compuestos químicos. La información técnica para la inscripción de éste Híbrido, que presenta valiosas perspectivas agronómicas e industriales, fue publicada en un documento elaborado por el personal científico y técnico que trabajó en el desarrollo del nuevo cultivo (Heiser y colaboradores, 1995).Es un fruto esférico ligeramente achatado, de color rojizo consistente, resistente al ataque de plagas y enfermedades y no se daña fácilmente durante el transporte. Su pulpa es de color amarillento, jugoza, poco aromática al momento de la cosecha, de sabor ácido. El jugo mantiene su color original por más de 48 horas, a diferencia de las otras variedades que se oscurecen por reacciones de empardeamiento en tiempos cortos, particularidad que es muy útil para su industrialización. Los frutos fueron lavados individualmente para luego realizar las determinaciones siguientes: Peso de cada una de las naranjillas en el aire y sumergida en tolueno, con el uso de una balanza de precisión 0,01 g, marca Cobos. diámetro mayor y diámetro menor, con la ayuda de un calibrador pie de rey, marca Crafsman (0,001 Pulg). El valor de la densidad se calculó multiplicando la gravedad específica por la densidad del agua a la temperatura de la medición. El valor de la gravedad específica se determinó, relacionando el peso en el aire y la pérdida aparente de peso del fruto sumergido en tolueno, previamente se midió la gravedad específica del tolueno con la ayuda de un hidrómetro marca CMS con una precisión de 0,001. Luego, con un cuchillo se peló la cáscara, se extrajeron las semillas, para posteriormente, con la ayuda de una balanza electrónica Mettler (0,001g), determinar el peso de la cáscara y de las semillas. Para obtener la pulpa se licuó la fruta durante 5 minutos y una vez extraída la pulpa se procede a realizar un desaireado en un kitasato de 1000 ml. conectado a una bomba de vacío, durante 10 minutos. En el jugo se determinó pH utilizando un pH metro calibrado con solución Buffer pH 4, acidez según la Norma INEN 381 para jugos, °Brix utilizando un refractómetro Abbe (0,1°Brix). En fruto entero se determinó, humedad sugún la Norma INEN 301.

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Los métodos utilizados para las distintas determinaciones, realizadas en la pulpa y en jugo filtrado, por duplicado y en cuatro muestras cosechadas durante cuatro meses, fueron: Densidad mediante picnómetro, Balanza analítica y baños termostáticos con una precisión de 0,5°C, estabilizados a intervalos de 10°C entre 10° y 40°C. Se cuantificó el coeficiente volumétrico de expansión térmica (β), utilizando la ecuación que relaciona el inverso de la densidad como función de la temperatura, de los valores del intercepto y de la pendiente, según lo indicado por Wilson y colaboradores (1996). La viscosidad del jugo filtrado se determinó con un viscosímetro rotacional Brookfield LV con adaptador UL, que corresponde a cilindros coaxiales de abertura estrecha, previa termostatización de 16 cm 3 de muestra en un baño termostático a 10°, 20°,30° y 40°C. Mediante un gráfico del inverso de la temperatura absoluta contra el logaritmo natural de la viscosidad, se estableció el valor de la energía de activación para el flujo, según el modelo de Arrhenius que incluye a la costante de los gases. Para la determinación de los parámetros reológicos en la pulpa,en un vaso de precipitación alto de 600 ml, se transfirieron 500 ml de pulpa de naranjilla, previamente licuada por 5 minutos hasta homogenizar la muestra. Se acopló al rotor LV-3 de un viscosímetro rotacional Brookfield modelo LV-I, instalado con el brazo protector y nivelado. Se sumergió el sistema rotacional de medida en el centro de la muestra hasta la marca indicada en el rotor; se fijó la velocidad en 0,3 rpm y se prendió el motor. A los 5 minutos se realizó la lectura correspondiente. Luego se incrementó la velocidad de rotación desde 0,3 hasta 60 rpm, a intervalos de cinco minutos; otras lecturas se realizaron disminuyendo la velocidad de rotación. Las medidas se hicieron con la muestra estabilizada a 10°,20°, 30° y 40°C ± 0,5° y se presentaron los datos obtenidos tanto con las lecturas ascendentes y descendentes. Los valores del índice de consistencia (K), y del índice de comportamiento de flujo (n), correspondiente al comportamiento seudoplástico, se calcularon según la ecuación del modelo de la ley de la potencia, según lo indicado por Alvarado (1996). τ = K(Υ)n Los valores correspondientes al comportamiento tipo mixto, que son los dos índices indicados, más el esfuerzo de fluencia, se calcularon mediante el modelo de Casson: τ0.5 = K(Υ)0.5 + c0.5 Según la ecuación de Casson, se requiere correlacionar la raíz cuadrada de la velocidad angular (V = 2πN), que es proporcional a la velocidad de cizalla,contra la raíz cuadrada del esfuerzo de cizalla, calculado con la información de la constante del viscosímetro y de las dimensiones del rotor. Los valores del intercepto elevados al cuadrado corresponden al esfuerzo de fluencia (c). Los valores de la energía de activación para el flujo, se calcularon con la aplicación de la ecuación de arrhenius, considerando a los datos del índice de consistencia. El calor específico (Cp), se determinó por calorimetría según el modelo de mezclas desarrollado por Muzilla (1990), previa cuantificación de la capacidad calórica del calorímetro y por aplicación de balance de energía. Los valores del calor específico estan expresados en KJ/Kg.K. Mediante ensayos de transfencia de calor en un baño termostático, con registro de los cambios de temperatura a diferentes tiempos, en el centro de cilindros de cobre llenos con la muestra y aislados en los extremos con tapones de caucho, de una longitud diez veces mayor con relación al diámetro, y un registrador de temperatura con un termopar de una presición de 0,1°C; se determinó la difusividad térmica, según el modelo sugerido por Charm (1981), que considera el radio del cilindro y el factor de calentamiento experimental. El valor de la difusividad térmica esta expresada en m2/s. En adición por disponerse de los datos de la densidad y del calor específico, se calculó la conductividad térmica, k expresada en W/m.K.

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RESULTADOS En la Tabla 1 se presentan los valores promedios de catorce propiedades, medidas en frutos sanos, adquiridos en diferentes fechas durante un año. Fruto entero. Se destaca el alto porcentaje de parte comestible, 83%, y el bajo porcentaje de semilla, 3,2%. Pulpa. La densidad de la pulpa disminuye con el incremento de la temperatura. Se debe señalar que los datos del índice de consistencia determinados en las muestra de pulpa, considerando un comportamiento pseudoplástico definido por el modelo de la ley de la potencia, se calcularon con los datos registrados en el equipo tanto al incrementar, como al disminuir la velocidad de rotación. Los valores obtenidos disminuyendo la velocidad fueron consistentemente más bajos y en todas las temperaturas; en consecuencia se debe suponer un efecto tixotrópico que es función del tiempo en esta pulpa; es decir, que existe una disminución de la viscosidad aparente, por la acción de un esfuerzo o una velocidad de cizallamiento constante; seguida de una recuperación gradual cuando se retira el estímulo. Los dos modelos utilizados, para comportamiento pseudoplástico y de tipo mixto, describen en forma adecuada la reología de esta pulpa, con coeficientes de correlación superiores a 0,9; obviamente el modelo (H-B) para el tipo mixto se obtiene una mayor cantidad de información, útil en especial cuando se calcula la potencia de bombas para el transporte. La ecuación de Arrhenius obtenida con los datos del índice de consistencia (K), considerando un comportamiento pseudoplástico y los datos registrados con la disminución de la velocidad de rotación con un coeficiente de correlación r= 0,96, es ln K = ln Ko + (E/R Ta ) ln K = -5,325 + (1878/ Ta ) E es la energía de activación, R es la constante de los gases y T a es la temperatura absoluta. La ecuación presentada es útil, pues conduce al cálculo del índice de consistencia a cualquier temperatura en el intervalo de 10°-40°C, y a temperatura que sean próximas a estos limites, siempre que no se produzcan cambios de estado físico. El calor específico (Cp) de pulpa de naranjilla es 3,44 KJ/kg.K. El valor de la difusividad térmica determinado en pulpa de naranjilla fue: 1,32*10 -7 m2/s; y la conductividad térmica, k = 0,47 W/m.K. Jugo filtrado La densidad del jugo filtrado varía en forma inversamente proporcional con la temperatura, la variación no es lineal. Los valores de densidad (ρ) estan expresados en kg/m3

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Con los datos del inverso de la densidad que corresponde al volumen específico, se calcularon los valores del coeficiente volumétrico de expansióñ térmica a intervalos de 10°C, se estableció un incremento de los valores, en forma similar a lo publicado para el agua. La viscosidad es un propiedad muy utilizada en cálculos de ingeniería, se comprobó que existe una relación inversa no lineal entre esta propiedad expresada en Pa.s y la temperatua en grados centígrados. Los valores correspondientes a la ecuación de Arrhenius (r= 0.99),son: ln η = -7,9332 + (2589,3/Ta) El valor de la energía de activación para el flujo es : 19,3 KJ/g.mol. Con relación a las propiedades térmicas, en jugo de naranjilla, fue: Difusividad térmica α = 1,37*10 -7 m2/s; y la conductividad térmica k = 0,49 W/m.K. En la Tabla 2, se registra la variación del color de la fruta y sus respectivas características principales, para lo cual se establece 5 grados, siendo estos: 1-(100% verde); 2 - (25% con zonas anaranjadas y 75% con zonas verdes); 3 - (50% con zonas anaranjadas y 50% con zonas verdes); 4 - (75% con zonas anaranjadas y 25% con zonas verdes) y 5 - (100% anaranjado). Esta selección corresponde a frutas en el momento de la cosecha.Como se pude apreciar la variación claramente establecida es de los grados Brix, ya que cuando la fruta se encuentra totalmente verde, grado 1, su valor corresponde a 5,4°Brix y sube a 7,5°Brix cuando la fruta presenta una coloración 100% anaranjada, grado 5. Comportamiento similar presenta el porcentaje de pulpa y el de humedad. El pH se muestra estable durante todos los grados de madurez, con un valor de 2,9. La acidez presenta un comportamiento distinto, ya que desde el grado 1 hasta el grado 3 asciende, para luego ligeramente en los grados 4 y 5 descender. En esta Tabla podemos obsevar los valores correspondientes al índice °Brix/acidez, el que presenta un incremento deacuerdo avanza la coloración anaranjada en la fruta. Indices de Madurez de la naranjilla Híbrido INIAP-PALORA en el almacenamiento: al obtener valores de índicez de madurez, en la fruta almaceanada a temperatura ambiente y cosechadas en los grados de madurez, 1, 3 y 4, se observa un comportamiento variable en aquellas que fueron cosechadas en grado 1 (100% verde), ya que no presenta el desarrollo esperado de sus características, como se puede apreciar en la Tabla 3, claramente diferenciadas de aquellas que fueron cosechadas en los grados 3 y 4, en las que las relación °Brix/acidez se muestra como un índice confiable para caracterizar la madurez de la fruta, sin embargo la variación de los °Brix muestra claramente el proceso evolutivo en la maduración de la naranjilla Híbrido INIAP-PALORA, (Tablas 4 y 5).

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TABLAS TABLA 1.-RESUMEN DE DATOS SOBRE PROPIEDADES FÍSICAS DETERMINADAS EN NARANJILLA HÍBRIDO INIAP- PALORA PROPIEDAD

UNIDADES

Dimensiones: Diámetro mayor Diámetro menor Volumen Area superficial Pesos: De la fruta Sumergida en tolueno De la cáscara De las semillas De la parte comestible

m

m3 m2 kg

FRUTA ENTERA*

PULPA**

JUGO**

1034 1033 1032 1031

1030 1027 1023 1017

0,0552±0,00378 0,0492±0,00296 0,0000877±0,0000120 0,00210 0,0817±0,014 0,0074±0,0012 0,0116±0,00163 0,0027±0,00179 0,0674±0,00288

Gravedad específica: A 15°C

0,935±0,008

Densidad: Aparente Real Relativa: A 10°C A 20°C A 30°C A 40°C

kg/m3

Coeficiente de expansión: Entre 10° - 20°C Entre 20° - 30°C Entre 30° - 40°C

1/K

Viscosidad: A 10°C A 20°C A 30°C A 40°C

Pa.s

536±48,3 933,551±8.35

0,00033 0,00041 0,00058

0,00338 0,00247 0,00185 0,00140

Índice de comportamiento: Pseudoplástico (10° - 40°C)

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0,43

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MODIFICACIÓN QUÍMICA DEL ALMIDÓN DE PAPA (Solanum tuberosum L.) POR FORMACIÓN DE ENLACES ENTRECRUZADOS, MEDIANTE FOSFATACIÓN Thannya Torres G. † Angel Jadán

RESUMEN En el presente estudio se evaluaron las propiedades físico-químicas y funcionales del almidón de papa nativo y modificado químicamente por enlaces cruzados. El almidón fue modificado por tratamiento térmico con tripolifosfato de sodio, obteniéndose un promedio de 78% de rendimiento, y una cantidad de fósforo presente en el almidón de 0,3%, valor que se encuentra dentro de lo permitido según la F.D.A. Las propiedades específicas variaron notablemente. En los resultados se evidencia que el almidón nativo tiene un comportamiento reológico tipo Bingham, mientras que el almidón fosfatado muestra un comportamiento Dilatante. Con esta técnica se pueden elaborar productos con características diferentes a los nativos con gran aplicación en la industria alimenticia.

INTRODUCCIÓN La gran diversidad de aplicaciones que tiene actualmente el almidón (obtención de azúcares y jarabes, formulación de alimentos, industria papelera y textil, adhesivos, etc.), hace que los almidones naturales no cubran la gama de propiedades físico-químicas requeridas por la industria. Por esta razón, en la actualidad se ha optado por aplicar procesos de modificación para obtener tipos adecuados para usos específicos. Así, por ejemplo en las pastas, debido a la reasociación de moléculas de amilopectina, da como resultado el aparecimiento de la sinéresis. Relacionado a esto está la estabilidad del almidón nativo durante el proceso de congelación y descongelación. Otra desventaja del uso de almidón nativo es la dificultad de controlar la consistencia, particularmente cuando se utiliza almidón de papa. La pasta de almidón de papa es muy sensible a fuerzas cortantes, y cualquier proceso mecánico produce una consistencia "pegajosa" inaceptable para los consumidores. Almidón de Papa Es bien conocido que las propiedades físicas de los diferentes almidones no son las mismas. Observando el microscopio, los gránulos de almidón de papa se muestran alargados, ovalados, de tamaño variable (15-100). Este gránulo tiene estriaciones en su superficie. Los gránulos se encuentran esparcidos en el citoplasma de las células de la planta, de muy fácil localización en un microscopio ordinario. Con algunas moléculas de glucosa en la sección recta de la cadena de amilopectina se encuentra fósforo esterificado como ortofosfato ; la cantidad presente es mínima, sin embargo, influye en la viscosidad del gel que se forma, y por consiguiente, en el tiempo necesario para calentar o secar el producto [3]. Los fosfatos esterificados, se encuentran unidos a la cadena en el átomo de carbono 6 en varias unidades de Dglucosa (cerca de 2/3) o Carbono 3 (cerca 1/3). Almidones Entrecruzados (Cross-linking) Se obtienen cuando se hace reaccionar el almidón con un compuesto con varios grupos funcionales capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo. El resultado es la formación de puentes intermoleculares que refuerzan la estructura del gránulo.

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La modificación química de almidones cuando se utiliza un tripolifosfato, consiste en introducir grupos fosfatos como puentes o enlaces cruzados entre las moléculas vecinas [10].

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIA PRIMA Almidón de papa (Solanum tuberosum L.) Modificación del Almidón Para la obtención de un almidón fosfatado, se utiliza la metodología descrita por Whisler,R. (1.964), aplicando ligeras modificaciones realizadas por Sívoli,L. y Pérez,E. (1.996). Se suspende 300 g. de almidón de papa nativo, en una solución de Tripolifosfato de Sodio (4-8-12%), para luego disolver en 501 ml. de agua destilada. Centrifugar esta mezcla por 15 minutos a 2.500 rpm, decantar el líquido y separar el sólido resultante de la centrifugación. El residuo sólido se seca toda la noche a 45°C. Pulverizar la mezcla y deshidratar de nuevo a 65°C., por 90 min En un baño de aceite, calentar la mezcla hasta que el almidón alcance la temperatura de ensayo (135-155°C.), por el tiempo propuesto de reacción (10-20min). Se diluye en 600 ml., de agua destilada ; repetir este lavado por tres veces. Centrifugar a 2.500 r.p.m. por 15 min. decantar el sobrenadante. Se repite este lavado por tres veces. Ajustar el pH con ácido y repetir los lavados por centrifugación. Desmenuzar el almidón modificado, y secar por 2 días a 40 °C. Moler y tamizar a través de un tamiz de 80 mesh. RESPUESTAS EXPERIMENTALES. Propiedades Funcionales Se aplica el método descrito por Anderson, y colaboradores (1.969), con las siguientes modificaciones : Una muestra de 1 g., se suspende en 15 ml., de agua destilada a 30°C., contenidos en un tubo de centrífuga. Agitar ocasionalmente durante 30 min. de incubación manteniendo constante la temperatura de la suspensión a 30°C. El material luego se centrifuga a 4.900 rpm., durante 10 min. se mide el volumen del sobrenadante y se pesa el gel; para luego determinar el índice de absorción, índice de solubilidad y poder de hinchamiento. El índice de absorción en agua : Se calcula como la relación del peso del gel para la cantidad de muestra seca usada. El índice de solubilidad en agua : Es definido como el peso de solubles en el sobrenadante por la cantidad de materia seca total expresado en porcentaje. El poder de hinchamiento : Se determina como el cociente del peso del gel para la diferencia entre el peso de la muestra seca y el peso de solubles. Propiedades Físicas Características Microscópicas: Mediante micro-fotografías. Temperatura de Gelatinización: Método enunciado por Vázconez, C. (1.993). Propiedades Químicas Acidez : Método de Sheele,C., citado por Radley (1.976) Cenizas : Método descrito en la AOAC # 14.006 Fósforo : Kit colorimétrico P-1A y P-2A 14.848 Merck. Propiedades Físico - químicas Humedad : Balanza METLER pH : Método potenciométrico

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Propiedades Reológicas Parámetros reológicos : Modelo de Herschel - Bulkley (H-B). En el modelo, la interrelación entre la tensión de corte (), requerida para inducir una razón de corte dado (), define el comportamiento reológico de un fluido :  =  () El término viscosidad () puede ser correctamente aplicado para aquellos fluidos donde la tensión de corte es directamente proporcional a la razón de corte. Los modelos matemáticos para fluidos no Newtonianos son :

Binham Pseudoplásticos Dilatantes  = K ()+c  = K ()n  = K ()n n<1 n>1

Binham-Pseudoplásticos  = K ()n+c n<1

La constante n corresponde al índice de comportamiento de flujo, K es el índice de consistencia, c es el umbral de fluencia. Las últimas tres ecuaciones son referidas como modelo de la ley potencial de un fluido (Alvarado,J. 1.996). Los términos de las ecuaciones del modelo H-B, se determina mediante las siguientes igualdades : - Esfuerzo de cizalla: = (6,737-5N.m * %FS/100)/(2lr2) - Viscosidad aparente: a = (Factor* %FS)/1000 - Velocidad de deformación en cizalla: =2Vw : Vw=2N Donde : %FS corresponde a la lectura del reómetro, N la velocidad en revoluciones por segundo, Vw la velocidad angular, l la longitud y r el radio del rotor. Para la determinación reológica de soluciones de almidón nativo y modificado a concentración del 3%, se gelatiniza a la temperatura respectiva; se estabiliza a temperaturas de 30-45 y 60°C, se registra las lecturas de %FS en el reómetro, a las velocidades de rotación propuestas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN De acuerdo a la evaluación de las propiedades funcionales; se establece que el mejor tratamiento de los evaluados en el presente experimento se obtiene a concentración de 12% de tripolifosfato, tiempo de 20 minutos y 155°C. Proceso de modificación que presenta un rendimiento de 78,15%. PROPIEDADES FÍSICAS Características Microscópicas La observación al microscopio establece que la modificación influye en la superficie del gránulo. Se observa estriaciones y fisuras en su superficie, esto comprueba que las moléculas de almidón dentro del gránulo no se depositan en forma uniforme o que las fuerzas de unión no son iguales. Temperatura de Gelatinización El método de modificación empleado en este estudio, altera notablemente la temperatura de gelatinización ; lo que demuestra que la estructura de las macromoléculas cambia con la modificación. Así, para el caso del almidón nativo de papa el punto de gelatinización se encuentra entorno a 63°C. mientras que para el caso de almidón modificado este valor asciende a 67°C. Humedad El contenido de humedad en base húmeda del almidón modificado (12%), se muestra menor al reportado para el nativo (17%), esto se debe al método de modificación empleado, en el cual están involucrados varios tratamientos térmicos.

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Sinéresis En el presente ensayo no se obtuvo resultados positivos en esta prueba; es evidente que el comportamiento está asociado con el tamaño de la cadena de amilosa y las fuerzas de enlace que presentan las muestras. PROPIEDADES QUÍMICAS Cenizas El aumento en el contenido de cenizas está sustentado por el uso de sales de fósforo en el tratamiento ; pasando del 0,5% en almidón nativo a 2,5% en el modificado. Acidez La acidez del almidón nativo registra un valor de 0,03% como ácido láctico mientras que para el modificado se registra un valor de 0,18 % como ácido láctico. Este aumento en la muestra tratada, probablemente se debe a la formación de ácidos o radicales disociables. Contenido de Fósforo El contenido de fósforo en el mejor tratamiento considerado en este experimento registra un valor de 0,3%; concentración tolerable si consideramos que según la F.D.A. en almidones tipo entrecruzado con tripolifosfato de sodio, la cantidad de fósforo residual (como P.) recomendado es de 0,4% cuando se trata de almidón de papa [13]. PROPIEDADES FUNCIONALES Indice de Absorción Comparando el índice de absorción entre el almidón nativo y el modificado, se observa un incremento notable pasando de 1,995 a 3,095 (g. gel/g. almidón) cuando se trata de almidón fosfatado ; producido probablemente por un aumento en las zonas amorfas y en los enlaces intergranulares, Indice de Solubilidad La solubilidad en almidón nativo varía de 1,005 a 3,600% en almidón entrecruzado. Resultados similares se ha encontrado en almidón de maíz entrecruzado con trimetafosfato de sodio, en almidones de maíz y arroz entrecruzado con POCl3 y almidón de maíz y almidón papa entrecruzado con epiclorhidrina anhídrido adípico a bajos niveles [13]. Poder de Hinchamiento El patrón del poder de hinchamiento resultó similar al presentado para la absorción, aumentando este valor de 2,015 en almidón nativo a 3,205 (g. gel/g. almidón) en almidón modificado.

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Tabla N° 1. Características fí sico -química s y funci onales de l os almidones de papa nativo y m odi fi cado en el mejor tratamiento. Características

Nativo

Modificado

Humedad (%)

17

12

Ceniza (%)

0,5

2,5

0,060

0,3

6

7

0,03

0,18

63

67

Indice de absorción (g. gel /g. almidón)

1,995

3,095

Indice de solubilidad (%)

1,05

3,35

Poder de hinchamiento (g. gel/g. almidón)

2,015

3,205

Contenido de fósforo (%) Ph Acidez (% Ac. láctico) Temperatura gelatinización (°C)

Propiedades Reológicas El almidón de papa gelatinizado presenta un comportamiento Bingham a las diferentes temperaturas de ensayo, presentando la tensión de corte directamente proporcional a la razón de corte, además de una tensión mínima de deformación (Ilustración 1). Comportamiento similar menciona Alvarado,J. (1.990) para puré de papa. Los valores de la viscosidad aparente obtenidos son: 149 - 109 y 105 mPa.s. a 30 - 45 y 60°C, disminuyendo conforme aumenta la temperatura. Mientras que, el umbral de fluencia muestra valores de 5,9 - 34,3 y 11,7 mPa, a las diferentes temperaturas de ensayo. El modelo reológico para el almidón de papa modificado es diferente; presenta un comportamiento dilatante al correlacionar el esfuerzo de cizalla contra la velocidad de cizalla, a las temperaturas de análisis. La característica de estos fluidos es que presentan un valor del índice de comportamiento al flujo mayor que la unidad, cuando se aplica el modelo de la ley potencial (Ilustración 2).

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3.0 2.5

30°C.

y = 0.149x + 0.104 R2 = 0.999

45°C.

y = 0.109x + 0.218 R2 = 1

60°C. y = 0.105x + 0.127 R2 = 0.996

Pa.s

2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 5.0

7.0

9.0

11.0

13.0

15.0

17.0

19.0

1/s

Ilustraci ón N° 1. Esfuerzo de cizalla contra vel oci dad de cizalla en almidón nativo a diferentes temperaturas.

 1.4 1.2

Pa.s^n

1.0

30°C.

y = 0.042x 1.20

R2 = 0.996

45°C.

y = 0.045x 1.10 R2 = 0.997

60°C.

y = 0.043x 1.07 R2 = 0.995

0.8 0.6 0.4

0.2 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

1/s

Ilustraci ón N° 2. Esfuerzo de cizalla contra vel oci dad de cizalla en almidón fosfatado a diferentes temperaturas.

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Los valores de la viscosidad aparente son menores que las suspensiones de almidón nativo (42 - 45 y 43 mPa.sn a 30-45 y 60°C.), los resultados se muestran estables a las temperaturas de análisis. La estabilidad de la viscosidad, podría ser el resultado del incremento en el grado de asociación intermolecular, tal y como lo refieren Ansui y Seib (1.993). Esto corrobora el efecto de la introducción de los grupos químicos sobre la molécula de almidón (Wurz, 1.986) [10].

CONCLUSIONES Los cambios obtenidos en viscosidad, solubilidad, poder de hinchamiento y punto de gelatinización, revelan que los gránulos de almidón se alteran a medida que aumenta el grado de fosfatación, incrementando las propiedades funcionales, y el punto de gelatinización. El almidón nativo presenta un comportamiento reológico Bingham; en cambio, el almidón fosfatado responde al modelo de la ley de potencia. La viscosidad del almidón fosfatado disminuye con relación al almidón nativo presentándose más estable que el almidón nativo al aumento de temperatura; aspecto que justificaría el cambio del comportamiento reológico. La modificación de la estructura de los gránulos varió substancialmente con los tratamientos aplicados. La composición química se vio afectada en forma general, aumentando el contenido de cenizas, fósforo y acidez.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ALVARADO, J. 1.996. Principios de Ingeniería Aplicados a Alimentos. Proyecto Multinacional Biotecnología y Tecnología de Alimentos OEA. Impreso por Radio Comunicaciones división de Artes Gráficas. Quito-Ecuador. 524p. ALVARADO, J. 1.990. Ingeniería de Procesos I. Disertación Magistral no publicada. Universidad Técnica de Ambato. Ambato-Ecuador. ALVARADO, J. l.979. Ensayos de Almacenaje y estudio de un mecanismo de secado a temperaturas bajas en patatas (Solanum tuberosum). Universidad de San Carlos de Guatemala. Centro de estudios superiores en Nutrición y Ciencias de Alimentos (CESNA). Curso de Postgrado en Ciencias y Tecnología de Alimentos. Guatemala. 68p. AOAC, 1.990. Official Methods of Analisys, Association of Official Analytical Chemist. 15th Ed. BRAVO,J. 1.996. Conferencia Internacional “Almidón -propiedades físico-químicas, funcionales y nutricionales.Usos-”. Escuela Politécnica Nacional. Instituto de Investigaciones Tecnológicas. Quito-Ecuador. 315p. CHARLEY,H. 1.991. Tecnología de los Alimentos (Procesos Químicos y Físicos en la preparación de Alimentos) Editorial Limusa S.A., España. 767 p. KIRCK,R. 1.961. Enciclopedia de Tecnología Química. Primera Ed. Vol. 2,4 Editorial Hispanoamericana. Pp. 1.003-873. KIRK,R.-SAWYER,R.-EGAN,H 1.996. Composición y Análisis de Alimentos de Pearson. Segunda Edición. Compañía Editorial Continental, México. 777 p. OSBORNE,D. - VOOGT,P. 1.986. The analysis of nutrients in food. Trad. Borrado, M.. Ed. Acribia S.A., Zaragoza-España. 258p. SIVOLI,L. PEREZ,S. 1.996. Características Físico-químicas y Funcionales de Almidón de Maíz modificado químicamente, Formación de Enlaces Cruzados. Tecnología de Alimentos. Vol. 31. N° 1. México. p. 5-9 VASCONEZ, C. 1.993. Manual de Prácticas de Laboratorio de Química de los Alimentos. Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos. Ecuador. 76 p. WURZBURG, O.B. 1.989. Modified Starches : Properties and Uses. Fourth Printing, C.R.C. Press, U.S.A. 277 p.

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INACTIVACION TÉRMICA DE LA PEROXIDASA EN EL ALIMENTO TIPO OGI EN POLVO Edgar Jordán Yuly Quimis César German

RESUMEN. El presente estudio tiene como finalidad determinar los parámetros: temperatura, tiempo y porcentaje de ácido ascórbico, para inactivar la enzima peroxidasa en el alimento tipo ogi empleandose un diseño estadístico AxBxC. En el alimento tipo ogi en polvo, se emplea en la elaboración una mezcla de maíz (Zea mays) y fréjol (Phaseolus vulgaris), en una proporción 70:30 w/w. Se realiza un estudio de la cinética de inactivación térmica de la peroxidasa en el alimento, conferida principalmente por el fréjol y escasamente por el maíz, elaborando para el efecto curvas de inactivación a 65, 75 y 85°C en combinación con dos porcentajes de ácido ascórbico añadido: 0.3%, 0.6% y el control (0.0% de ácido ascórbico); los tiempos de los diferentes tratamientos son 0, 2, 5, 7 y 10 minutos respectivamente. La respuesta experimental es la actividad enzimática residual de la enzima, medida por un método espectrofotométrico. Se reportan los valores de los tiempos de reducción decimal (valores D), y los de resistencia térmica (valores z) para la enzima, por último se calculan los valores de la energía de inactivación de la peroxidasa en el alimento. En los tres mejores tratamientos se realizan los siguientes análisis: Determinación de los parámetros reológicos (n y K), índice de solubilidad, digestibilidad in vitro, recuento total y evaluación sensorial para establecer el mejor tratamiento a 85 °C, 10 minutos y 0.6% de ácido ascórbico.

INTRODUCCIÓN La intensidad del tratamiento térmico requerido para estabilizar un alimento se halla determinada por el valor D de la enzima o microorganismo más termo resistente presente en el mismo, asumiendo que este tratamiento será también capaz de destruir a otras especies menos termo resistentes. La mayor parte de las enzimas poseen unos valores D y z en un rango semejante al de los microorganismos y resultan, por lo tanto inactivados durante los tratamientos térmicos normales. Sin embargo, algunas enzimas son muy termo resistentes como es el caso de la peroxidasa. Fellows, P. (1994) manifiesta que el efecto conservador de los tratamientos térmicos se debe a la desnaturalización de las proteínas, que destruye la actividad enzimática y metabólica de los microorganismos. La velocidad de destrucción sigue una reacción de primer orden: cuando un alimento se calienta a una temperatura suficientemente elevada para la destrucción de las enzimas y/o los microorganismos, se produce a períodos de tiempos fijos, siempre el mismo porcentaje independientemente de la cantidad de enzimas y/o microorganismos presentes. A este efecto se le conoce como orden de muerte logarítmica y se describe mediante una gráfica de supervivencia. Según Loncin, M. and Merson, R.L (1979), el tiempo de reducción decimal “D”, se definirá entonces como el tiempo necesario para reducir en un 90 % la actividad enzimática durante el tratamiento térmico a una temperatura constante. La constante de resistencia térmica “z”, es un factor que describe la resistencia térmica de

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las esporas bacterianas. Se define como el aumento de temperatura necesario para producir una disminución del 90 % en el tiempo de reducción decimal “D”. Por su lado Heldman, D. and Singh, P. (1998), mnifestaron que el valor de “z” puede ser determinado representando los valores “D” obtenidos a diferentes temperaturas en coordenadas semilogarítmicas, el valor de “z” representa el aumento de temperatura necesario para cambiar un orden logarítmico el valor de “D”, en base a dicha definición, “z” puede expresarse mediante la siguiente ecuación: Z = (T2 – T1) / [log(DT1) – log(DT2)] Existen múltiples preparados infantiles a base de cereales y leguminosas útiles para ser empleados en la alimentación, el problema de estos es que si no son procesados adecuadamente pueden causar problemas en la salud de los consumidores, que se deben a un inadecuado tratamiento térmico en el alimento. Este trabajo permitirá estudiar el mejor tratamiento térmico a seguir para inactivar la enzima peroxidasa presente en el alimento tipo ogi en polvo, con una pérdida mínima de los nutrientes, obteniéndose un alimento con buenas características nutricionales y funcionales.

MATERIALES Y METODOS. En el presente estudio se emplean maíz (Zea mays) y fréjol (Phaseolus vulgaris) blanco caballero que son cultivados en la Provincia de Pastaza, comprados en el Puyo. Según Acurio, B. y Alvarez , L. 1996, el mejor tratamiento, para obtener el alimento tipo OGI considerando aspectos nutritivos y organolépticos es el que se describe a continuación. Los granos son claseados, seleccionados, pesados y lavados con abundante agua hervida y fría. Los granos lavados (maíz y fréjol) se colocan en recipientes por separado en una relación 70:30 en peso (maíz : fréjol) con agua. El proceso de remojo se realiza en una estufa a 24 + 1 °C por 8 horas. Luego de las 8 horas de remojo los granos de maíz y fréjol se lavan con abundante agua y se colocan dentro de una estufa para la germinación a la temperatura similar de la Región Amazónica (24 + 1 °C) por 24 horas. Los granos germinados son lavados con abundante agua hervida y fría, posteriormente el maíz y el fréjol son triturados por separados en un molino manual por tres veces con adición de agua hervida y fría. La masa molida se pasa por tamiz con mesh # 80 (0,07 pulgadas) para extraer las cáscaras y una parte de los gérmenes; la masa tamizada se coloca en un recipiente de plástico, para ser incubada a una temperatura de 24 + 1 °C por el tiempo de 24 horas. Las bacterias responsables de la fermentación son provenientes del mismo grano como por ejemplo: Corynebacterium, Clostridium, y Enterobacter cloacae. El caldo ogi obtenido después de la fermentación, se somete a un tratamiento térmico para mejorar su digestibilidad e inactivar la peroxidasa, enzima termoestable presente en el fréjol. El tratamiento térmico se realiza a tres temperaturas 65, 75 y 85 °C, y a 0, 2, 5, 7 y 10 minutos. Además se adiciona ácido ascórbico en las siguientes cantidades: 0.3 %, 0.6 % y un blanco o control (0.0 % de ácido ascórbico), para observar los efectos en la inactivación térmica de la peroxidasa. Al final de los 3 mejores tratamientos térmicos, determinados durante la precocción por evaluación de la actividad enzimática presente en el ogi, se analizará si el alimento es apto para el consumo, por la determinación de los factores antifisiológicos por el método de la ureasa; de dar positivo la presencia de estos factores antifisiológicos se realizará cosa igual al final del secado, de lo contrario no.

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El caldo ogi obtenido después del tratamiento térmico se somete a un proceso de secado en un secador de bandejas a 50 - 60 °C. Una vez seco se procede a una molienda en un molino de martillos y tamizado hasta obtener un producto en polvo. Para el envasado se utilizan fundas de polietileno de baja densidad (por la baja permeabilidad a la humedad, alta resistencia a las grasas y facilidad de soldadura medio de calor), se dosifican con 250 g. de ogi en polvo. Determinación de la actividad enzimática. Para evaluar la inactivación de la peroxidasa, por los tratamientos dados, se empleará un método espectrofotométrico de acuerdo a Heil, J.R y Col. (1988), adaptado de los métodos de la USDA (1975), que mide la velocidad de formación de un complejo coloreado (Tetraguayacol), en presencia de la peroxidasa. La velocidad de formación del color rojo ladrillo puede ser utilizada como una medida de la actividad enzimática residual, mediante lecturas espectrofotométricas de las absorbancias con relación al tiempo. La actividad enzimática se expresa en unidades internacionales ( unidades de cambio en la absorbancia por 1 ml de la solución enzimática en 1 min. Al finalizar el tratamiento térmico en el caldo ogi (precocción) en cada tratamiento y réplica se determina la actividad enzimática espectrofotométricamente por el método de Heil. J.R y Col. (1988). En los tres mejores tratamientos, se analiza si el alimento está apto para el consumo mediante la determinación de los factores antitripsina por el método de la ureasa. En el producto terminado, es decir en los tres mejores tratamientos seleccionados se realizaron los siguientes análisis:  Humedad, de acuerdo al método # 10.102(b) de la AOAC.  Parámetros reológicos (n y K), mediante el reómetro rotacional Brookfield.  Indice de solubilidad.  Determinación de proteína total. En base al contenido de nitrógeno multiplicado por el factor 6.25 correspondiente al maíz y fréjol.  Digestibilidad invitro, por el método de la pepsina ácida.  Recuento total según el método DIFFCO.  Evaluación sensorial. Por último se aplica un diseño experimental con 3 factores (AxBxC), un original y una réplica para cada tratamiento : El factor A tiene 3 niveles, el factor B tiene 4 niveles y el factor C tiene 3 niveles, es decir 36 tratamientos para cada respuesta experimental. Los factores y niveles de estudio son los siguientes : Factor A: Temperatura del tratamiento térmico. Nivel ao = 65 °C Nivel a1 = 75 °C Nivel a2 = 85 °C Factor B: Tiempo del tratamiento térmico. Nivel bo = 2 min. Nivel b1 = 5 min. Nivel b2 = 7 min. Nivel b3 = 10 min. Factor C: Acido ascórbico. Nivel co = 0.0 % Nivel c1 = 0.3 % Nivel c2 = 0.6 %

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La respuesta experimental fué la actividad enzimática de la peroxidasa.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Alimento ogi en polvo. Las materias primas empleadas en la elaboración del alimento tipo ogi en polvo es el maíz (Zea mays) y el fréjol (Phaseolus vulgaris) blanco caballero. Los granos secos de maíz y fréjol son fuentes de proteína, grasa, fibra, minerales y carbohidratos, con un contenido de proteína de 9.25% y 24.03% en el maíz y fréjol respectivamente, sin embargo las proteínas de cereales son de pobre calidad debido a la falta de cantidades suficientes de lisina, triptófano y otros aminoácidos esenciales; uno de los métodos más rentables para corregir esta deficiencia es la germinación y fermentación de los granos (tabla N:1), como también la combinación de cereales con leguminosas en proporciones adecuadas. Tabla No: 1 Composición de aminoácidos esenciales (g./100 g. proteína). Aminoácido . Lisina Meti. Cist. Treonina Isoleucina Leucina Valina Fenila. Tir. Triptófano

*Mezcla no Fermentada 4.55 2.35 3.57 3.65 10.8 4.71 10.9 0.66

*Mezcla Fermentada

FAO 1985

4.41 1.76 4.02 4.32 9.91 5.49 11.8 0.66

5.5 3.5 4.0 4.0 7.0 5.0 6.0 1.0

* Mezcla de maíz – fréjol (70:30) w/w, para obtener un buen balance de aminoácidos, según Lutz, M. (1988). Fuente : Acurio y Alvarez (1996). El ogi al ser una mezcla de un cereal (maíz) y una leguminosa (fréjol), contiene la enzima peroxidasa conferida principalmente por el fréjol, que son importantes desde el punto de vista de la nutrición, color y sabor; ya que la actividad de esta enzima es capaz de producir la destrucción oxidativa de la vitamina C, así mismo se ha demostrado que las peroxidasas catalizan el blanqueamiento de los carotenoides y la decoloración de las antocianinas, además catalizan la degradación peroxidativa de los ácidos grasos insaturados y con ello originan compuestos carbonilos saboreantes y volátiles que contribuyen al gusto a rancio de los productos alimenticios; es por ello la necesidad de aplicar un tratamiento térmico controlado a esta clase de alimento, con el fin de inactivar térmicamente a esta enzima y por otro lado minimizar al máximo la perdida de nutrientes por acción del calor. Tratamiento térmico. En el presente estudio, se considera la actividad enzimática como respuesta experimental en la inactivación térmica de la peroxidasa; expresada en unidades internacionales, estos valores son obtenidos dividiendo la pendiente de la recta (primera fracción) obtenída de los diferentes tratamientos aplicados de acuerdo al diseño experimental por el factor 0.001 y el resultado dividido para el factor de dilución utilizado.

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Si se considera la actividad peroxidásica al tiempo cero de calentamiento como un equivalente a un 100% de actividad, se podrá hacer la correlación numérica para calcular la actividad residual en porcentaje para cada tiempo de calentamiento. Esta actividad enzimática expresada en porcentaje se reduce notablemente conforme el pH del alimento disminuye. En la tabla N:2, se sumariza los valores promedios de la actividad enzimática de la peroxidasa determinados en el caldo ogi a tres concentraciones de ácido ascórbico (0.0, 0.3 y 0.6%) y tres temperaturas (65, 75 y 85°C); las determinaciones se realizaron a 0, 2, 5, 7 y 10 minutos de tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede ser considerado como una de las formas más tradicionales de conservación de los alimentos, ya que la acción del calor a más de inactivar y destruir enzimas y microorganismos presentes, inactiva factores antifisiológicos que pueden causar deterioro y descomposición del alimento. Tabla N:2 Actividades enzimáticas residuales.

Tiempo (min) 0 2 5 7 10

Temperatura 65°C Acido Ascórbico 0,0% 0,3% 0,6% 100 100 100 92,80 0,75 0,75 71,70 0,35 0,25 72,85 0,15 0,10 68,50 0,10 0,10

Temperatura 75°C Acido Ascórbico 0,0% 0,3% 0,6% 100 100 100 54,10 0,30 0,20 44,15 1,55 0,40 44,25 0,40 0,15 28,15 0,15 0,10

Temperatura 85°C Acido Ascórbico 0,0% 0,3% 0,6% 100 100 100 1,40 0,10 0,10 0,80 0,10 0,00 0,10 0,00 0,00 0,10 0,00 0,00

Fuente: Los autores. Determinación de los tres mejores tratamientos térmicos. Para determinar los mejores tratamientos se emplea el paquete estadístico Mstatc, en el cual se introduce los valores de la actividad enzimática, expresados en unidades internacionales, tanto de los tratamientos como de las réplicas. De acuerdo a la tabla de análisis de varianza desplegada se llega a determinar los tres mejores tratamientos térmicos siendo estos: a2b3c2 (tratamiento a 85°C durante 10 minutos con 0.6% de ácido ascórbico), a2b2c2 (tratamiento a 85°C durante 7 minutos con 0.6% de ácido ascórbico) y a1b3c2 (tratamiento a 75°C durante 10 minutos con 0.6% de ácido ascórbico). Determinación de los factores antifisiologicos por el método de la ureasa. La determinación de los factores antifisiológicos resulta muy conveniente, se consideró como negativa la determinación de estos factores antifisiológicos cuando la variación de pH registrada en el alimento se encuentre dentro del rango 0.08 a 0.3. Los valores de variación de pH registrados son: para a2b3c2 (85°C por 10min. y 0.6% A. ascórbico) 0.155; para a2b2c2 (85°C por 7min. y 0.6% A. ascórbico) 0.210 y para a1b3c2 (75°C por 10min. y 0.6% A. ascórbico) 0.255. Estos valores se encuentran dentro del rango establecido para alimentos apropiadamente cocidos (0.08 a 0.30), por lo tanto el alimento que resultará luego de la precocción, es suficiente para considerarlo apto para el consumo humano. Determinación de los tiempos de reducción decimal D. Para determinar el tiempo de reducción decimal D, aplicado a enzimas es necesario representar en coordenadas semilogarítmicas la disminución de la actividad enzimática en función al tiempo, la actividad enzimática no necesariamente tiene que ser cero, ya que se trata de una escala semilogarítmica. en cuanto a la actividad enzimática. Para determinar los valores D se estableció como tope máximo 2 minutos del tratamiento térmico, registrándose las actividades enzimáticas a 0, 20, 40, 60, 80, 100 y 120 minutos lo que permite graficar de mejor manera los datos experimentales y obtener de las pendientes los valores D (gráficos 1, 2 y 3 respectivamente).

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En los gráficos anteriores se puede observar el efecto del descenso de pH en combinación con el aumento de temperatura, que provoca una disminución notable de la actividad enzimática, en la tabla N:3 se detallan los distintos valores D para la peroxidasa, los mismos que disminuyen conforme el pH del alimento disminuye. Para las tres concentraciones de ácido (0.0, 0.3 y 0.6%), los pH registrados en el alimento (caldo ogi) son 4.1, 3.9 y 3.8 respectivamente.

Temperat. (°c) 65 75 85

Tabla N:3 Valores D para la peroxidasa. % DE ACIDO ASCORBICO 0,0 % 0,3 % D (min) Coef. (r.) D (min) Coef. (r.) 65,4 0,99 12,2 0,99 19,2 0,99 4,1 0,99 4,4 0,99 1,2 0,99

0,6 % D (min) Coef. (r.) 3,7 0,99 1,4 0,99 0,7 0,99

Fuente: Los autores.

Lo anterior indica que la enzima es menos termorresistente a pH inferiores a 4.1, lo cual concuerda con lo indicado por Lu, A.T and Whitaker, J.R (1974); quienes manifiestan que la peroxidasa es menos termorresistente a pH inferiores a 4.0. El influjo del valor de pH sobre la actividad de las enzimas se debe a un cambio de la carga de la proteína anfótera, que tiene como consecuencia un cambio de conformación de la cadena, por otro lado los cambios drásticos de pH pueden dar lugar a la inactivación de las enzimas al ocasionar una desnaturalización irreversible. Estos valores D al ser determinados considerando indirectamente el pH del alimento por el ácido añadido no se pueden comparar con los publicados en bibliografía, sin embargo se tiene valores D para la peroxidasa de: 3.1 min. a 121°C para fréjol, 85,0 min. a 68°C, 43.2 min. a 73°C y 8.3 min. a 78°C para la manzana Golden delicious. Yemenicioglu, A. (1998), reportó valores de D para fréjol fresco de: 114 min. a 55°C; 48 min. a 60°C; 24 min. a 65°C y 9.5 min. a 70°C. Resistencia térmica de la peroxidasa. La resistencia de las peroxidasas al tratamiento térmico, se debe a muchos factores una de ellos es su peso molecular, que al ser relativamente bajo presenta mayor resistencia al calor es así que el peso molecular de la peroxidasa en leche es de 82.000 y en vegetales como el rábano es mucho menor, 40.000; comprobándose que la peroxidasa del rábano y de los vegetales en general son más difíciles de inactivar. Otro factor que le confiere resistencia a esta enzima es su margen relativamente amplio de pH, la cual puede actuar entre 4 a 12, siendo su pH óptimo 7. Lu y Whitaker, citados por Nuñez, J. (1984), mencionaron que para la peroxidasa, las velocidades de inactivación como de regeneración son dependientes del pH; valores de pH entre 5 y 10 tienen pequeño efecto en la inactivación de la enzima. La influencia del pH en la estabilidad térmica de la peroxidasa reportada por Lu, A. y Whitaker, J. (1974), ha sido atribuida al hecho de que la liberación de la hemina de la enzima es pH-dependiente, ocurriendo más rápidamente bajo pH 5.0. Hultin, H. (1976), indicó que la inactivación de las enzimas por el calor, es casi siempre debida a una desnaturalización de la molécula de proteína, lo que corresponde a una desorganización de su estructura. Wilstaetter, citado por Braverman, J. (1976), con referencia a la resistencia de las peroxidasas a la acción del calor indicó que esta enzima al estar formada por dos partes, una parte proteica termolábil y una parte no proteica termoestable que contiene hierro, la segunda fracción le confería dicha resistencia, asumiéndose la

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responsabilidad a esta fracción, la capacidad que tiene de regenerarse la enzima por un reordenamiento al menos parcial de la molécula de proteína. Determinación de la constante de resistencia térmica z. La constante de resistencia térmica z es una factor que describe el aumento de temperatura necesario para producir una disminución del 90% en el tiempo de reducción decimal, es decir es el aumento de temperatura necesario para cambiar en un orden logarítmico el valor D. El valor de z puede ser obtenido graficando en escala semilogarítmica el valor de D obtenido a diferentes temperaturas (tabla N:3) contra la temperatura, los valores de z se encuentran tabulados en la tabla N:4.

Intervalo Tempert. (°c) 65 - 85

0,0 Z (°C) 17,1

Tabla N: 4 Valores z para la peroxidasa. % DE ACIDO ASCORBICO % 0,3 % Coef. (r.) Z (°C) Coef. (r.) -0,999 19,9 -0,999

0,6 % Z (°C) Coef. (r.) 27,7 -0,995

Fuente: Los autores.

En la tabla 4 se puede observar graficado en escala semilogarítmica el valor de D a diferentes temperaturas, la diferencia de sus pendientes se traduce en valores de z mucho mayores mientras menor es el valor de la pendiente (m), ya que al igual que el valor de D, z puede ser calculado por: z = 2.303/m, como la pendiente (m) se encuentra como denominador el valor de z resultará ser mayor cuanto menor sea el valor de m. Determinación de la energía de activación (Ea). La energía de activación puede ser determinada mediante el modelo de Arrhenius, en función de la pendiente de la recta obtenida por regresión lineal. El coeficiente de correlación que se encontró fue mayor a 0.99 lo que indica un adecuado ajuste de los datos experimentales. Los valores de energía de activación determinados para la peroxidasa se encuentran reportados en la tabla N:5, expresados en Kcal/g-mol son de 32.4 Kcal/g-mol para 0.0% de ácido ascórbico, 27.8 Kcal/g-mol para 0.3% de ácido y 20.0 Kcal/g-mol para 0.6% de ácido. Estos valores de energía de activación serían interpretados en nuestro caso particular como, la energía necesaria para inactivar la peroxidasa presente en el alimento tipo ogi. Los valores encontrados de energía de activación son similares a los reportados por varios autores para la peroxidasa, Ling and Lund, (1978) , reportó un valor de 21.1 Kcal/g-mol en rábanos picantes; Yemenicioglu, A. (1997), 10.2 Kcal/g-mol en manzana golden delicious; 25.6 Kcal/g-mol en manzana Starrcrimson; y Yemenicioglu, A. (1998), 36.4 Kcal/g-mol en fréjol fresco.

Tabla N: 5 Valores de Energía de activación. % Acido Ascórbico 0,0 0,3 0,6

Energía de Activación (KJ/g-mol) (Kcal/g-mol) 135,62 32,4 116,56 27,8 83,86 20,0

Coef. (r.) -0,998 -0,999 -0,997

Fuente: Los autores.

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Análisis en los tres mejores tratamientos. a) Determinación de los parámetros reologicos (n y k). Una vez realizado el estudio estadístico y determinado los tres mejores tratamientos, correspondientes a: a2b3c2, a2b2c2, y a1b3c2, se procedió a evaluar las características que presentaba el alimento (caldo ogi) luego de aplicar cada uno de ellos. La determinación de los valores de viscosidad aparente se realizaron con un viscosímetro rotacional Brookfield previa termostatización de la muestra. El término de viscosidad aparente se emplea en nuestro caso, ya que se trata de un fluido que se desvía del comportamiento newtoniano. Los valores registrados de viscosidad aparente disminuyen al incrementarse las velocidades de rotación, con lo que se asume el comportamiento seudoplástico del alimento. Rao, M. A. (1986), indicó que un número elevado de alimentos fluidos no-newtonianos presentan un comportamiento seudoplástico, en este grupo se encuentran incluidos los purés y las pulpas de frutas y vegetales . En la tabla N:6, se reportan los valores de n y K a 20, 30 y 40°C, se estableció un excelente ajuste de los datos experimentales, los coeficientes de correlación mayores a 0.9 indican que el modelo de la ley de la potencia para fluidos seudoplásticos es adecuado para describir el comportamiento de flujo del alimento (caldo ogi). Es importante señalar que los valores de n y K determinados, son únicamente referenciales para el alimento, ya que este al tener una gran cantidad de sólidos en suspención su comportamiento aparentemente seudoplástico puede desviarse.

a2b3c2

Tabla N: 6 Valores del índice de consistencia K (Pa.sn ) y el índice de comportamiento (adimens.) 20°C 30°C 40°C n K r. n K r. n K r. 0,10 5,37 0,980 0,17 4,82 0,998 0,19 4,44 0,993

a2b2c2

0,11

5,53

1,000

0,13

5,23

0,997

0,16

3,55

0,996

a1b3c2

0,31

2,23

0,995

0,29

1,66

0,990

0,36

1,43

0,985

Tratam.

Fuente: Los autores.

b) Determinación del índice de solubilidad. El índice de solubilidad se define como la parte no disuelta en forma de un residuo cuyo volumen se expresa en ml. Este índice se determinó por el Método Oficial de Análisis de Agricultura, Pesca y Alimentación. Los valores obtenidos para los distintos tratamientos poseen un índice de solubilidad parecidos, el tratamiento a2b3c2 tienen un valor de 2.65 ml., mientras que a2b2c2, y a1b3c2 presentan valores de 2.75 ml. de sedimento respectivamente, estios se encuentran dentro de los límites establecidos en la norma INEN 298 para leche en polvo ( 15 ml. de sedimento máximo ). c) Determinación de la digestibilidad in vitro. La digestibilidad in vitro del alimento tipo ogi en polvo se lo realizó en base al contenido de nitrógeno total, mediante el método de Schmidt - Hebbel. En la tabla N:7. El tratamiento a2b3c2, presenta un valor de proteína digerible de 97.22%, con relación a la proteína total; en los tratamientos a2b2c2, y a1b3c2 se registran valores de 94.60% y 92.31% existiendo un decremento de la proteína digerible, debido a que en dichos tratamientos el tiempo y la temperatura de la precocción son menores respectivamente al tratamiento a2b3c2. Los valores de proteína digerible para el alimento ogi en polvo en los diferentes tratamientos son mayores que los reportados para harina de soya (79.41 %), filete de pescado (88.65 %), lactoalbumina (90.20 %), etc. Si la digestibilidad es menor, podría ser que la razón radique en los inhibidores de tripsina, al interferir con la hidrólisis de la proteína y su solubilización.

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Tabla N:7 Valores del porcentaje de proteína digerible (in vitro) en el ogi (% base seca). Tratamientos A2B3C2 A2B2C2 A1B3C2

Proteína Total 16,22 16,67 17,57

Proteína Digerible 15,77 15,77 16,21

Porcentaje * Digerible 97,22 94,60 92,31

* Porcentaje digerible = (Proteína digerible / Proteína total) x 100. Fuente: los autores.

d) Análisis microbiologico (recuento total). El alimento ogi, con el tratamiento a2b3c2 tiene un recuento total de microorganismos cuyo valor es de 6 x 10² UFC/g. Los otros tratamientos a2b2c2, y a1b3c2 presentan cantidades que corresponden a: 10 x 10² y 32 x 10² UFC/g. respectivamente; esto se debe a que mientras mayor es la temperatura y el tiempo del tratamiento térmico, menor será el número de microorganismos sobrevivientes presente en el alimento. Los valores de recuento total en los 3 tratamientos son bajos, lo que significa que el alimento ha sido procesado higiénicamente, de acuerdo a la Norma INEN 616 reporta para recuento total en harinas como límite máximo un valor de 10 x 104 UFC/g. e) Evaluación sensorial. Para la evaluación de las características de calidad y aceptabilidad de las muestras (3 mejores tratamientos), se trabajó con un panel de catación de 10 personas no entrenadas. Se empleó un diseño de bloques completos al azar, que aisla el efecto de los panelistas sobre las calificaciones otorgadas, las discusiones que se extraen de la evaluación sensorial son las siguientes: Color.- No existe diferencia estadísticamente significativa entre los tratamientos. Sabor.- Del análisis de varianza se establece que existe diferencia significativa en los tratamientos evaluados, influenciados por los factores temperatura y tiempo. Acidez.- Existe una diferencia significativa entre los tratamientos. Esta variación en acidez es algo ilógica ya que los 3 tratamientos tienen el mismo porcentaje de ácido ascórbico (0.6 %). Aceptabilidad.- El análisis de varianza demuestra que existe diferencia significativa para los tratamientos, el tratamiento a2b2c2 (85°C por 7min. y 0.6% de A. ascórbico) presenta una mayor aceptabilidad. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.  Se determinó los parámetros en la inactivación de la peroxidasa en cuanto al tiempo, la temperatura y el porcentaje de ácido ascórbico, en el alimento tipo ogi en polvo.  Se comprobó el efecto sinérgico al combinar la temperatura con el descenso de pH por la adición de ácido ascórbico en la inactivación térmica de la enzima, registrándose un marcado descenso de la actividad peroxidásica a valores de pH menores a 4.1.  Se llegó a determinar los tres mejores tratamientos térmicos mediante el programa estadístico MSTATC para un diseño factorial AxBxC; tomando como respuesta experimental los valores de actividad residual, los mismos que son: a2b3c2, a2b2c2 y a1b3c2.  El análisis de los factores antifisiologicos resultó negativo, por lo que los tratamientos térmicos determinados son suficientes para considerar al alimento apto para el consumo.

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 Al graficar en escala semilogarítmica la actividad enzimática residual expresada en porcentaje contra el correspondiente tiempo de tratamiento térmico, se obtienen rectas por regresión lineal, donde los coeficientes de correlación al ser mayores de 0.9 confirman que la inactivación térmica de la peroxidasa en el alimento tipo ogi en polvo sigue una cinética de primer orden.  Los valores D determinados en minutos, disminuyen al aumentar la temperatura, esta disminución es aun mayor si de por medio existe un descenso de pH relacionado directamente por la adición de ácido ascórbico.  Los valores z registrados para un intervalo de temperatura de 65 a 85 °C, es mayor conforme aumenta el porcentaje de ácido ascórbico. Los coeficientes mayores a 0.9 en la determinación de los valores D y z, demuestran un adecuado ajuste y correlación de los datos obtenidos experimentalmente.  Se determinó los valores de energía de activación según el modelo de Arrhenius, en este caso particular, estos valores representarían la energía necesaria para la inactivación de la peroxidasa; la cual disminuye al aumentar el porcentaje de ácido ascórbico, quedando confirmado el efecto del descenso del pH en la inactivación enzimática.  En la determinación del tiempo de reducción decimal (valor D), al no ser necesario la inactivación completa de la peroxidasa, se recomienda como tope máximo 2 minutos de tratamiento térmico, tomando muestras a intervalos de 15 segundos y determinando en ellas la actividad enzimática residual.  Al trabajar en los tratamientos térmicos, se recomienda trabajar con baños termostáticos cerrados para evitar que la temperatura varíe por la evaporación excesiva del agua, especialmente a temperaturas próximas a la de ebullición de la misma.  Para minimizar errores, las muestras a tratar térmicamente deben ser pequeñas y estar en tubos de vidrio angostos con la finalidad de alcanzar rápidamente la temperatura de trabajo y posteriormente enfriarlos a la temperatura de determinación de la actividad residual por inmersión en un baño de agua helada con NaCl.  Antes de determinar la actividad enzimática residual, se deberá hacer algunos ensayos para determinar la dilución óptima que permita medir correctamente esta actividad.  Durante el secado y molienda del alimento se deberá extremar las medidas de higiene y limpieza, ya que en estas 2 etapas del proceso de elaboración el alimento es más propenso a contaminación microbiana.

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CARACTERIZACION DE LECHE DE CHOCHO (Lupinus mutabilis) Y SU USO EN YOGURT Aida Romero F. Martha Ulloa S. Mario Paredes RESUMEN El estudio, caracterización de leche de chocho Lupinus mutabilis y su uso en yogurt surge con la necesidad de utilizar cultivos tradicionales de una manera tecnológica. Nuestra investigación inicia con la caracterización de la semilla, una minuciosa selección y el proceso de desamargamiento. Posterior a ello se trabajó con los factores principales que inciden en la extracción de leche de chocho, entre estos: estado fisiológico del grano (germinado, no germinado); relación chocho - agua (1:1,5 - 1:2,0), temperatura de extracción de la leche (40, 60 °C). Con el mejor tratamiento de obtención de leche de chocho, se fabricó yogurt cuyos factores de estudio fueron: tiempo de fermentación (3 y 5 horas), proporción de leche en polvo (2, 5 y 8 %) y porcentaje de inóculo (2, 3 y 4 %). Finalmente se vio plausible trabajar con la torta proveniente de la extracción de leche de chocho, confiriendo una aplicación práctica mediante una sustitución parcial de harina de trigo, para ayudar a compactar la masa y facilitar su manejo, dando formas que le caracterizan como bocadito. Los productos, yogurt de leche de chocho y bocaditos se evaluaron en forma microbiológica y sensorial, características que permitieron seleccionar el tratamiento adecuado. INTRODUCCION El chocho lupinus mutabilis es una leguminosa que está siendo estudiada por muchísimos técnicos y profesionales en Chile y países andinos como Perú y Bolivia. Importantes recursos han sido destinados ha realizar las investigaciones de desarrollos tecnológicos con esta especie agrícola que presenta características agronómicas interesantes como también su alto contenido de proteínas y aceite la sitúa como recurso agroindustrial con enorme potencial. (Sanchez, 1980 ) En gran parte nuestro renovado interés por estudiar esta especie coincide con el boom que despertó en el mundo entero por dar solución a los problemas industriales por parte de los organismos nacionales e internacionales de buscar fuentes no convencionales de proteínas de bajo costo y susceptibles de producción nacional. Esto justifica que se elabore un producto, como lo es el yogurt de leche de chocho, apto para personas de todas las edades, en especial aquellas intolerables a la leche animal. MATERIALES Y METODOS Obtención de Leche de Chocho Como materia prima se utilizó la leguminosa de chocho en estado seco, del género Lupinus mutabilis, proveniente de la Parroquia Totoras de la Provincia de Tungurahua. Se realizó una minuciosa selección, un lavado en agua corriente, luego se molió utilizando un molino de tornillo sin fin, una vez lista la materia prima se desamargó y midió su contenido de alcaloides, previo a un proceso de germinación en cámaras de 25 - 30 °C y una humedad relativa de 90 a 95 %, en el caso que el tratamiento ensayado lo haya requerido. El chocho desamargado se licuó con agua temperada a 40 y 60 °C en relaciones 1:1,5 y 1:1,20 durante 10 minutos, seguido de un precalentamiento a 40 y 60 °C por 10 minutos, se filtró utilizando un liencillo esterilizado, se separó la torta para ser utilizada posteriormente en la elaboración de bocaditos y la leche para yogurt. La leche obtenida de cada tratamiento se sometió a un análisis físico químico: acidez, densidad, sólidos totales, grasa, proteína y solubilidad

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Obtención de Yogurt de Leche de Chocho Para la elaboración del yogurt se trabajó con leche de chocho correspondiente al mejor tratamiento, la misma que se filtró, estandarizó el contenido de sólidos totales con la adición de leche en polvo semidescremada en proporciones de 2, 5 y 8 %, seguidamente se homogenizó la leche estandarizada a 50°C por 2 minutos utilizando para ello una licuadora, la mezcla se pasteurizó a 60 °C durante 20 minutos destruyendo así bacterias que afectan la conservación de la leche, se enfrío a 42 °C para inocularla con 2, 3 y 4 % de cepa de yogurt BIOFERMENT, respectivamente de acuerdo al tratamiento, posteriormente se incubó en una estufa programada a 42 °C por tiempos de 3 y 5 horas; transcurrido este tiempo el yogurt obtenido se enfrió a 20 °C, temperatura a la cual se incorporó pulpa de mora pasteurizada 7,5%; azúcar (miel) 6,5 %; con leve agitación para lograr un producto homogéneo. Finalmente se envasó en tarrinas plásticas de 500 ml, para almacenar a 4 °C, bloqueando así el desarrollo de acidez. Se midió en los 18 tratamientos ejecutados: acidez, pH, viscosidad aparente, parámetros reológicos ( indice de consistencia e índice de comportamiento al flujo), estos dos últimos utlizando el viscosímetro rotacional BROOKFIELD. En los cinco mejores tratamientos se efectuó un análisis microbiológico de mohos - levaduras y bacterias coliformes, mediante recuento en placa utilizando Potato Dextrose Agar y Agar Mac.Conkey, respectivamente. A los 18 tratamientos y el testigo ( yogurt comercial) se los sometió a una evaluación sensorial, para conjuntamente con los parámetros medidos anteriormente designar el mejor proceso de elaboración. La fracción sólida (torta) recuperada de este último permitó elaborar bocaditos de sal y de dulce con sustitución parcial de harina de trigo, los mismos que se evaluaron en forma microbiológica y sensorial. RESULTADOS Y DISCUSION Análisis de Materia Prima Previo a la obtención de leche, fue necesario partir de materia prima de buena calidad siendo necesario una caracterización física inicial en cuanto a color, largo ancho, espesor y forma. Posterior a ello se seleccionó y clasificó para efectuar los análisis, obteniéndose valores de proteína y humedad para el chocho en diferentes estados como se observa en el Tabla 1, antes y después del desamargado. Por último se llevó a efecto el desamargado de la semilla de lupino obteniéndose un valor de 0,019 % de alcaloides de lupino integral, porcentaje similar al 0,02% establecido en bibliografía, (Cruz, 1987). TABLA 1: PROTEINA Y HUMEDAD DEL CHOCHO EN DIFERENTES ESTADOS ESTADO Chocho seco Chocho desamargado Chocho germinado desamargado

% PROTEINA b.h. 43,79 9,79 21,04

% PROTEINA b.s. 49,42 19,60 44,58

HUMEDAD (%) 11,40 54,05 52,80

b.h. = base húmeda b.s. = base seca Elaboración de Leche de Chocho. Para la preparación de leche de chocho se empleó semillas de Lupinus mutabilis en dos estados fisiológicos no germinado, germinado; puesto que en este último se dan cambios notorios e importantes de analizarse, así el protoplasma se hincha y sus enzimas empiezan a funcionar, las proteínas además de almacenadas como aminoácidos se convierten en estructuras más solubles al igual que los lípidos. Por ello se partió de este principio y se lo consideró como un factor primordial el proceso de germinación (Factor B) en la extracción de leche de chocho al igual que otros dos como fueron: relación de chocho - agua (Factor A) y temperatura (Factor C), y se evaluó la incidencia de estos tres juntos en las características físico químicas.

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Acidez. La acidez en los 8 tratamientos varían desde 0,28 a 0,14 % de ácido oleico, los mismos que se ven influenciados por tres factores: Factor A, Factor B, Factor C y su efecto sinergético que ejercen influencia altamente significativa sobre la variabilidad, mientras que el efecto combinado de dos factores no afecta la respuesta experimental a excepción de la interacción estado fisiológico - temperatura que repercute significativamente sobre los valores de acidez. Esta variación se debe a que la composición de los ácidos grasos cambian significativamente por influencia ambiental, en este caso la temperatura. Densidad. Los valores experimentales de densidad de leche de chocho (g/cc.), fluctúan desde 1,105 a 1,004; dicha variabilidad se explica a continuación. La relación de agua de extracción de leche de chocho afectó el cambio de densidad a diferentes estados fisiológicos del grano, consiguiéndose los valores más bajos con una relación de chocho - agua 1:1,5 y grano no germinado, por otro lado si se analiza el efecto que produce la relación de chocho - agua sobre los valores de densidad a los dos niveles de temperatura, los valores inferiores son los medidos en los tratamientos ejecutados con relaciones de agua 1:1,5, 1:2,0 a 40°C. Al experimentar los cambios en los valores forzados por el estado fisiológico y la temperatura se encuentran densidades bajas en grano germinado y no germinado a 40°C. Esto demuestra que puede trabajarse con las dos relaciones de agua, en cualquier estado fisiológico pero a temperaturas de 40°C, temperaturas de extracción de 60°C dan lugar a la presencia de mayor cantidad de partículas sólidas en la leche de chocho que elevan la densidad. Este hecho se fundamente en que la densidad tiene dependencia con la temperatura ya que es conocida su variación tanto para el agua como para la leche, debido principalmente a la naturaleza compleja de esta última por la presencia de los sistemas de proteínas y lípidos, (Alvarado, 1987). Desde el punto de vista económico conviene trabajar con chocho germinado, relación de chocho agua 1: 1,5; a 40°C para obtener una densidad de 1,009 g/cc., dato comparable con el de la leche de soya (véase Tabla 2). Grasa. El porcentaje de grasa obtenida en los 8 tratamientos, van desde 0,75 a 2,60. En la Norma INEN 702, se establece que el porcentaje de grasa de la leche descremada fluctúa entre 2,0 a 1,5 %, se descubrió que cifras cercanas a las establecidas por esta 2,6 - 1,9% grasa en leche de chocho, se consigue con tratamientos ensayados con relaciones de agua 1:1,5 grano germinado o no germinado a 40 o 60 °C. Lo que explica que el cambio en el porcentaje de grasa se ve afectado por la relación chocho - agua; se obtiene porcentajes más altos trabajando con relaciones 1:1,5 y disminuye al trabajar con la relación 1:2,0, debido que en menor contenido de agua los glóbulos grasos se distribuyen en forma más compacta, mientras que a mayor contenido de agua los glóbulos grasos se dispersan. Proteína. Los valores de porcentaje de proteína en leche de chocho van desde 3,86 a 1,30 %. El porcentaje de proteína más alto se logró con los tratamientos corridos con semilla germinada a temperatura de 40 o 60°C y relaciones de agua: 1:1,5 o 1:2,0 en rangos de 3,86 a 2,49%. Del intervalo de proteína establecido anteriormente, comparado con el estudio de Paredes, Morales y Navas (1983), donde se reporta un porcentaje de 1,54% (b.h.), se nota claramente que se ha logrado un 150% de superación en la extracción de la misma, debido al estado fisiológico del grano con que se trabajó (chocho germinado), en el cual las reservas de proteína son mayores. Solubilidad. Los valores de índice de solubilidad medidos en leche de chocho van desde 3,50 a 1,50 cc., Sanchez y Silva (1997) reportan un valor de índice de solubilidad en leche en polvo, de vaca, de 1,19 cc., comparable con el índice de solubilidad del tratamiento ejecutado con grano germinado, relación de chocho agua 1:1,5 a 40° C correspondiente a 1,15 cc, la mayor solubilidad obtenida con los chochos germinados se debe particularmente al cambio de los lípidos y azúcares a un estado más soluble mediante activación de las enzimas lo cual se ve a su vez favorecido por la temperatura del agua de extracción de la leche 40°C para transportar estos constituyentes distribuyéndolos de forma dispersa en la solución evitando sedimentaciones excesivas. Sólidos Totales. En la leche de chocho los valores de sólidos totales varían desde 8,71 a 4,97 que comparados con los de la leche de vaca que oscilan entre 13,00 a 11,00 % son valores bajos pero aceptables, mientras que comparados con valores obtenidos en leche de soya, Escobar y Garzón (1989) en sus estudios reportan un rango de 7,50 a 4,90 en leche de soya extraída a partir de grano germinada y de 6,10 a 3,90 % para leche de grano no germinado. Esto se explica por el hecho de que las proteínas presentes en el chocho son en gran parte albúminas y globulinas, solubles en agua y en soluciones salinas, por tal razón se pierde en el proceso de desamargado

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juntamente con los alcaloides, también la baja de sólidos totales proviene de la constitución misma de la semilla de lupino casi exentas de almidón y de los únicos carbohidratos macromoleculares que poseen, los más significativos son los polisacáridos de la pared celular que en proporción muy pequeña son solubles en agua, por tanto al extraer la leche estos son retenidos en la torta al igual que gran porcentaje de grasa, por ser este último un constituyente hidrofóbico; cuya recuperación con un solvente es destinado para la alimentación humana. En la Tabla 2, se puede apreciar claramente la comparación de las propiedades físico químicas de leche de chocho de nuestro mejor tratamiento, leche de soya según Escobar y Garzón (1989), y leche de vaca

TABLA 2: COMPARACION DE PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE LECHE DE CHOCHO GERMINADO, LECHE DE SOYA Y LECHE DE VACA

PROPIEDAD Acidez (% de ác. Láctico) Densidad (g/ml) Grasa (% b.h.) Proteína (% b.h.) Solubilidad (cc.) Sólidos totales (%)

LECHE DE CHOCHO 0,247* 1,009 2,600 3,860 1,150 8,710

LECHE DE SOYA 0,181 1,009 2,170 4,278 1,185** 7,500

LECHE DE VACA 0,150 1,027 1,750 2,610 1,000** 13,000

* % de ácido oleico ** Solubilidad de leche en polvo b.h. = base húmeda b.s. = base seca

a = leche de chocho

14

Sólidos Totales

12

b = leche de soya c = leche de vaca

10 8

Proteína Grasa

6 Solubilidad

4 2

Densidad Acidez

0 a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b c

a

b c

DIAGRAMA 1 . Comparación de las propiedades fisico químicas de leche de chocho, leche de soya y leche de vaca Elaboración de Yogurt de Leche de Chocho Germinado. Para elaborar yogurt de leche de vaca se puede utilizar leche completa, leche descremada o leche parcialmente descremada, previamente concentrada o más sencillamente añadiendo antes de la pasterización, leche en polvo en un 2% para aumentar el extracto seco a un 14 - 15%.

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En nuestro estudio se fabricó yogurt a partir del mejor tratamiento de leche de chocho, ensayándose con dos tiempos de fermentación 3 y 5 horas (Factor A), tres proporciones de leche en polvo 2, 5 y 8% (Factor B) y tres porcentajes de inóculo 2, 3y 4 % (Factor C). Los factores y niveles de estudio para ello fueron seleccionados tomando en cuenta que: el tiempo de fermentación del yogurt tradicional es de 2,5 - 3,5 horas para obtener un producto final suficientemente ácido y aromático y el porcentaje de inóculo considerado según bibliografía es 3%, y la adición de leche en polvo se hizo con el propósito de incrementar los sólidos totales en la leche, proporcionando además una fuente de azúcares necesarios para el desarrollo de microorganismos: Lactobacillus bulgáricus y Streptococus thermophilus formadores de este tipo de leche fermentada. Para la elaboración de yogurt de leche de chocho se ensayó 18 tratamientos con dos replicaciones, las respuestas experimentales medidas se analizan a continuación. Acidez. La relación entre tiempo de fermentación y desarrollo de acidez es directamente proporcional, ello se explica por el incremento de ácido producido por el Lactobacillus. Los 18 tratamientos presentan respuestas experimentales que varían desde 1,26 a 0,45 %. Los tratamientos de mayor acidez son los Obtenidos a 5 horas de fermentación, 5% de leche en polvo independientemente si se trabaja con 2, 3 o 4% de inóculo (1,26 - 1,22 % de ácido láctico), estos datos difieren con lo manifestado por Revilla (1985), de (0,90 - 0,85%), que en la práctica resultó relativo pues personas que cataron nuestro producto se inclinaron por las muestras de alta y mediana acidez, por ello no se puede establecer a ciencia cierta un valor predeterminado, pero por lo experimentado se puede deducir que un yogurt con acidez intermedia (1,07 - 0,85 % de ácido láctico) gusta al catador. pH. Los valores de pH medidos en yogurt de leche de chocho germinado, difieren desde 5,44 a 3,65. La variabilidad se ve influenciada especialmente por el tiempo de fermentación y porcentaje de inóculo, mientras mayor es el tiempo de incubación existe mayor desarrollo de ácido láctico y menor pH. Cifras intermedias de 4,57 a 4,09 al igual que acidez tienen mayor aceptación Viscosidad aparente. La viscosidad aparente en las distintas muestras de yogurt se obtuvieron trabajando con el viscosímetro Broockfield, variando los rotores (UL, LV1, LV2), es así como se lograron valores distintos de acuerdo al tratamiento dado a cada muestra, permitiendo afirmar el comportamiento pseudoplástico del yogurt, pues la viscosidad aparente disminuye conforme aumenta la velocidad de cizalla directamente relacionado con la velocidad del rotor, mostrando, por dicho efecto también tixotropía en el producto estudiado. Alvarado (1996) reporta valores de viscosidad aparente para la leche que fluctúan entre 0,0019 - 0,0017 Pa.s, a partir de este principio se puede establecer que valores superiores a estos indican un comportamiento diferente que demuestra la consistencia que adquiere a medida que se aleja del comportamiento newtoniano, basándose en lo dicho por el mismo autor, en este tipo de fluidos el término viscosidad aparente se utiliza como un índice de consistencia del fluido. Por lo que llegó a establecer que existe una viscosidad promedio para yogurt de leche de vaca 0,6000 - 0,5500 Pa.s. En la figura 1 viscosidad aparente vs. velocidad del rotor (del mejor tratamiento 5 horas de fermentación, 5% de leche en polvo y 2% de inóculo), se aprecia curvas inversamente proporcionales, es decir a medida que aumenta la velocidad, la viscosidad disminuye tendiendo ser asintótica y paralela al eje de las abscisas. Del punto donde la viscosidad aparente empieza a hacerse constante es decir a 0,2 rps (12 rpm) se proyecta una línea al eje de las ordenadas alcanzándose la viscosidad aparente promedio para el tratamiento. Los valores más altos de viscosidad se los obtiene con 3 y 5 horas de fermentación, 8% de leche en polvo, 2, 3 y 4 % de inóculo (1,456 a 1,308 Pa.s), en tanto que los tratamientos con 3 y 5 horas de fermentación, 5 % de leche en polvo y 3% de inóculo presentan cifras medias desde 0,750 - 0,425 Pa.s utilizando el rotor LV2 y el LV1. Finalmente cantidades inferiores de viscosidad aparente se las adquiere con los tratamientos de 3 y 5 horas de fermentación, 2 % de leche en polvo y 2, 3 y 4% de inóculo (0,019 - 0,015 Pa.s), trabajando con el rotor UL por tener un comportamiento de transición entre newtoniano a no newtoniano. Los valores intermedios de viscosidad aparente en yogurt de leche de chocho tienen similitud con los experimentados en yogurt comercial (0,600 Pa.s) y altamente comparativos con lo investigado por Alvarado (1996).

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Viscosidad apar ente (Pa.s)

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6.00

R1 R2

5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

Velocidad (rps)

FIGURA 1.

Curva de viscosidad aparente y velocidad rotacional en muestra de yogurt de leche de chocho.

Indice de consistencia (k). Al graficar logaritmo de viscosid aprecia que existe una relación lineal inversamente proporcional. Por regresión se consiguen valores de corte en ordenadas, cuyo inverso logarítmico permite el cálculo del índice de consistencia (k), la pendiente sumada a 1, nos da el índice de comportamiento al flujo (n), y a la vez su alto coeficiente de determinación (r 2) comprueba la validez del modelo de regresión aplicado (ecuación de Zurits). Los resultados intermedios oscilan de 1,154 - 0,784 Pa.sn, el factor limitante al igual que se citó para los valores medios de viscosidad aparente es el porcentaje de leche en polvo 5%, comprobándose así la estrecha relación entre viscosidad aparente e índice de consistencia, que cotejados con el índice de consistencia reportado bibliográficamente (0,585 Pa.sn) según Alvarado (1996) al igual que los calculados en yogurt comercial (0,854 Pa.sn) son análogos. Indice de comportamiento al flujo (n). Como se explicó anteriormente el índice de comportamiento al flujo se lo obtiene de la pendiente, mediante regresión de la Figura 2. Las diferencias del índice de comportamiento se ven influenciadas por el porcentaje de leche en polvo 8, 5 y 2 %, respectivamente para cada uno de los rangos establecidos (0,462 - 0,332). Comparados estos datos con los bibliográficos 0,332; Alvarado (1996) y el experimentado en el yogurt comercial 0,528, guardan cierta relación con los obtenidos con 5 y 2 % de leche en polvo para yogurt con leche de chocho.

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R1 R2

log Viscosidad aparente

0.800 0.600

Lineal (R2) Lineal (R1)

0.400 0.200 -1.500

-1.000

0.000 -0.500 -0.2000.000

0.500

1.000

-0.400 -0.600 -0.800 log 4IIN

FIGURA 2.

1.500

R1 log ua = -0,578 log 4N + 0,0075 R2 = 0,9806 R2 log ua = -0,4765 log 4IIN - 0,0758 R2 = 0,9385

Logaritmo de viscosidad aparente vs. logaritmo de velocidad rotacional en muestra de yogurt de leche de chocho

Evaluación Sensorial. Del análisis sensorial evaluado con 10 catadores y 2 réplicas, se estableció que la puntuación más alta 4 puntos (gusta) en los cinco atributos excepto olor se obtuvo al trabajar con 5 horas de fermentación, 8 % de leche en polvo y 4% de inóculo, pero exige costos elevados. En tanto que el tratamiento ejecutado con 5 horas de fermentación, 5 % de leche en polvo y 2% inóculo, en las pruebas de análisis sensorial para los atributos: olor, sabor, consistencia forma parte del grupo integrado por el yogurt comercial y lo supera en el atributo aceptabilidad, dicho tratamiento confiere también una acidez, pH, viscosidad y parámetros reológicos asequibles con datos bibliográficos, véase Tabla 3. Por lo antedicho al tratamiento mencionado se lo eligió como el mejor en cuanto a aspectos físicos, químicos y sensoriales.

TABLA 3: COMPARACION FISICO QUIMICA DE YOGURT DE GERMINADO Y YOGURT COMERCIAL PROPIEDAD Acidez (% de ácido láctico) Ph Viscosidad aparente (Pa.s.) Indice de comportamiento al flujo Indice de consistencia (Pa.sn)

LECHE DE CHOCHO

YOGURT DE LECHE DE CHOCHO 1,120 3,600 0,600 0,528

YOGURT COMERCIAL

0,854

0,928

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1,670 4,080 0,554 0,473

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a = yogurt de leche de chocho b = yogurt comercial

5

pH

4 3 Acidez

2

k

Viscosidad aparente n

1 0 a

DIAGRAMA 2.

b

a

b

a

b

a

b

a

b

Comparación de las propiedades fisico químicas de leche de chocho, leche de soya leche de vaca

Análisis Microbiológico. Para sustentar el anterior análisis, se realizó pruebas microbiológicas en 5 tratamientos, obteniéndose resultados negativos en 4 y el restante aceptado dentro del rango establecido por Jay (1978). Elaboración de Bocaditos a Partir del Residuo (Torta) de Leche de Chocho Germinado. A partir de la torta que se obtiene al extraer la leche, se elaboraron dos tipos de bocaditos de sal y de dulce, considerando estos como los dos tratamientos utilizados para la prueba de evaluación sensorial. Se trabajó con 10 catadores y 2 réplicas. Los dos tipos de bocaditos son igualmente admisibles y lo suficientemente agradables, es así, que a estos dos tratamientos se les otorgó una puntuación promedio de 5 puntos (gusta mucho). Análisis microbiológico de la torta. La evaluación microbiológica de la torta, se la efectuó partiendo de un recuento total. Obteniendo valores de 55*102 ufc/g los mismos que disminuyen al dar el proceso térmico de fritura. Al no disponer de reportes bibliográficos de torta de chocho específicamente se puede relacionar con el contenido microbiano de los guisantes enfriados, después de un escaldado correspondiente a 39*103 ufc/g, de acuerdo a lo estudiado por Splittstoesser citado por Gunther (1981). Estudio Económico. El punto de equilibrio es de 23,85 %, indica que los costos son menores que los ingresos con una adecuada producción por lo que la organización estaría presupuestada para obtener ganancias. CONCLUSIONES Nuestro trabajo de investigación, cumplió con el objetivo, extraer leche de chocho aprovechando su contenido proteico en la elaboración del yogurt con fruta, siendo el factor preponderante el estado de germinación del grano conseguido bajo control, puesto que en esta etapa se alcanza el más alto contenido de proteína, al ser este el elemento de reserva para la nueva planta. Gracias a esto se ha logrado una perspectiva para el futuro, pues se aporta con una nueva fuente de proteína conjuntamente con el avance de una tecnología, racionalizando así el aprovechamiento del chocho y permitiendo rescatar un cultivo tradicional que por mucho tiempo ha estado destinado a la alimentación humana y animal, sin la suficiente sustentación para procesarlo tecnológicamente. La mayor extracción de proteína en leche de chocho se obtuvo con una relación de chocho - agua 1:1,5 w/w a 40°C, ya que a esta temperatura se logró la mayor cantidad de proteína soluble en agua, entre estas albúminas e histonas, la primera constituye de un 10,0 a un 20,0 % del total de proteínas presentes en este tipo de leguminosa, pero gran parte de ellas se pierden en el proceso de desamargado, el porcentaje de proteínas

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restantes integradas en su mayor parte por globulinas, en menor número por glutelinas y prolaminas que son retenidas en la torta. Es importante mencionar que el control de los parámetros físicos, químicos son de suma importancia para tener una idea clara de la materia prima con que se está trabajando y las características que alcanzaría el producto final. Los datos conseguidos en nuestro trabajo investigativo se ajustan a lo antes indicado y nos facultan tener una relación cercana a rangos bibliográficos establecidos respecto a leche de vaca y yogurt y en ciertos casos que sea superior, como el contenido proteico. Datos además comparativos con yogurt comercial. Para aumentar el porcentaje de sólidos y favorecer el desarrollo de microorganismos en el yogurt de leche de chocho debe trabajarse con un 5,0% de leche en polvo de vaca, considerándose este nivel como el más adecuado, pues permite incrementar el porcentaje de proteína en el producto final, tratamiento que es favorecido con 2,0% de inóculo y 5 horas de fermentación. Las diferencias apreciadas, en la viscosidad aparente, índice de consistencia e índice de comportamiento al flujo se deben a varias causas, tales como contenido de sólidos formados en parte por la leche en polvo y residuos propios de la materia prima, porcentaje de inóculo, tiempo de fermentación que tiene alto grado de incidencia por el sinnúmero de cambios químicos y bioquímicos que dan lugar a la formación de coágulo, característica medible a partir de parámetros reológicos que nos permiten seleccionar los niveles de trabajo adecuados para una mayor y mejor calidad del producto y a largo plazo si se desea industrializar el mismo; medidas que servirían de base para el diseño y construcción de líneas de transporte de fluidos, además de otras aplicaciones. A pesar de que el producto elaborado yogurt de leche de chocho muestra una relación muy cercana con las propiedades físicas - químicas medidas en yogurt comercial se hizo necesario evaluar el grado de aceptabilidad en base a una análisis sensorial, la escala edónica utilizada demuestra que el producto es agradable al consumidor. Unicamente sería importante una difusión adecuada demostrando las características nutricionales para introducirlo en el mercado. Al momento de separar la fase líquida (leche de chocho) se recepta en el medio filtrante la fase sólida o torta que constituye el residuo, en el cual se encuentra gran parte de proteína insoluble que no se logra extraer con agua, por lo que su desperdicio resutaría una pérdida económica y nutricional significante, razón suficiente que nos llevó a aprovecharla en la elaboración de subproductos (bocaditos de sal y de dulce) con sustitución parcial de harina de trigo y especias, calificados como muy agradables en los atributos sensoriales medidos. Se realizó un estudio económico, evaluando el efecto de las variaciones en los factores del presupuesto, el punto de equilibrio señala 23,85%; valor que demuestra que los costos no afectan y los volúmenes de ventas, producen una alta rentabilidad. A la vez el período de retorno de la inversión es de 7 meses lo cual garantiza al empresario confiabilidad y ganancia, e incluso trabajando con capacidad de la planta inferior al 100% ó con un precio inferior al litro de yogurt obtenido en este estudio (8500 $/lt).

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REFENCIAS BIBLIOGRAFICAS Alvarado, J. (1987). “Propiedades Físicas de la Leche”. Vol. IV. No.1 . Ambato - Ecuador. p. 2 Alvarado, J. (1996). “Principios de Ingeniería Aplicados a los Alimentos”.OEA. Quito - Ecuador. pp. 180 -230 Cruz, E. (1987). “Las Leguminosas y la Nutrición Humana”. Evento de Información y Difusión de Resultados de Investigación sobre Chocho y Capacitación de Nuevas Técnicas de Laboratorio. Ambato - Ecuador. p. 5 Escobar, A. y Garzón B. (1989). “Elaboración de Yogurt con Leche de Vaca y Leche de Soya”. Tesis Ingeniero en Alimentos. FCIAL - UTA. Ambato - Ecuador. pp. 7, 101, 102 Gunther, M. (1981). “Microbiología de los Alimentos Vegetales”. Editorial Acribia. Zaragoza - España. pp. 70, 72 - 76. Jay, I. (1978). “Microbiología Moderna de los Alimentos”. 2a Ed. Acribia.. Zaragoza - España. p. 305.

Traducido por: José Tormo Iguacel.

Paredes, M. , Morales G., y Navas, G. (1983). “Obtención de Leche de Chocho (Lupinus mutabilis)”. Estudio Preliminar. FCIAL - UTA. Ambato - Ecuador. 17 p. Revilla, A. (1985). “Tecnología de la Leche”. Sucesores, S.A. México. pp. 19 - 26, 324.

Procesamiento, Manufactura y Análisis. Herrero Hermanos,

Sánchez, F. (1980). “El Lupino Leguminosa con Futuro Potencial Similar a la Soya”. Fundación Chile. Chile. pp. 76-85. Sanchez, R. y Silva, W. (1997). “Producción de Leche en Polvo a Base de Soya (Glycine max) y Trigo (Triticum sp) Mediante Atomización”. Tesis Ingeniero en Alimentos. FICAL - UTA Ambato - Ecuador. p. 54.

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INDICE CONSERVACION DE TRUCHAS (SALMO GAIRDNERI) EN FORMA DE TORTAS POR EL METODO DE SALADO RAPIDO .........................................................................................................................1

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PLAN DE ANALISIS DE RIESGOS Y PUNTOS CRITICOS DE CONTROL EN LAS ETAPAS DE MANEJO POSCOSECHA DE FRUTAS Y VERDURAS EN UNA PLANTA INDUSTRIAL......................................................................................9

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE MANZANA POR PULSO DE VACÍO Y TRATADA POR PROCESAMIENTO MÍNIMO............................................................................................................. 22

OBTENCION DE JARABE DE GLUCOSA A PARTIR DE ALMIDON DE MAIZ (ZEA MAYS) ............. 33

EVALUACIÓN DE CALIDAD DE CAFÉ TOSTADO Y PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA UNA PLANTA TOSTADORA DE LAS VARIEADES CAFÉ ARÁBICO (COFFEA ARÁBICA) Y ROBUSTA (COFFEA CANEPHORA).................................................................................................................. 41

INDICES DE MADUREZ Y DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS DEL FRUTO, PULPA Y JUGO DE NARANJILLA HÍBRIDO INIAP-PALORA. .......................................................................... 52

MODIFICACIÓN QUÍMICA DEL ALMIDÓN DE PAPA (SOLANUM TUBEROSUM L.) POR FORMACIÓN DE ENLACES ENTRECRUZADOS, MEDIANTE FOSFATACIÓN ............................... 61

INACTIVACION TÉRMICA DE LA PEROXIDASA EN EL ALIMENTO TIPO OGI EN POLVO ............ 69

CARACTERIZACION DE LECHE DE CHOCHO (LUPINUS MUTABILIS) Y SU USO EN YOGURT... 81

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