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i PROPUESTA PARA LA ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO SNACK, A PARTIR DE PIÑA (ANANAS COMOSUS), VARIEDAD CAYENA LISA. SANDRA MILENA GIRALDO GONZALEZ FRANCISCO ALVAREZ RESTREPO UNIVERSIDAD DE LA SABANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL CAMPUS PUENTE DEL COMUN 2000. PROPUESTA PARA LA ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO SNACK, A PARTIR DE PIÑA (ANANAS COMOSUS), VARIEDAD CAYENA LISA. SANDRA MILENA GIRALDO G. FRANCISCO ALVAREZ R. Proyecto de grado para optar el título de Ingeniero de Producción Agroindustrial Directora: Gloria Eugenia González M Ingeniera de Alimentos UNIVERSIDAD DE LA SABANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL CAMPUS PUENTE DEL COMUN 2000. ii Nota de aceptación _____________________ _____________________ _____________________ Jurado _____________________ Jurado _____________________ Jurado _____________________ Santafé de Bogotá, Marzo del 2000 iii A nuestros padres que con todo su esfuerzo, su gran empeño y dedicación, han logrado hacer de nosotros, seres humanos útiles a la sociedad. iv AGRADECIMIENTOS Los autores expresamos nuestros mas sinceros agradecimientos a: DIOS, por todas las oportunidades dadas a nosotros en esta vida. GLORIA GONZALEZ MARIÑO, Ingeniera de Alimentos, Directora del proyecto y Decana de la facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial de la Universidad de la Sabana, Por habernos tenido en cuenta en la realización de este proyecto y por su apoyo constante durante toda la realización del mismo. GABRIELA CAEZ DE AMAYA, Ingeniera de Alimentos y Profesora de la Facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial de la Universidad de la Sabana, por su valiosa asesoría y colaboración en la parte texturométrica de nuestro trabajo. ANTONIO CUERVO, Asistente del Laboratorio de Operaciones Unitarias, por su valiosa colaboración y paciencia. LA UNIVERSIDAD DE LA SABANA, Facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial. Y a todas las personas que de una u otra manera colaboraron en el desarrollo de este proyecto. v TABLA DE CONTENIDO Pag GLOSARIO 30 RESUMEN 32 INTRODUCCION 34 1. OBJETIVOS 36 1.1 GENERAL 36 1.2 ESPECIFICOS 36 2. FUNDAMENTO TEORICO 37 2.1 GENERALIDADES 37 2.2 CARACTERISTICAS DE LA PIÑA 38 2.2.1 Piña Cayena Lisa 41 2.2.1 Indice de madurez de la piña Cayena Lisa 2.2.2 Descripción de la tabla de color de la piña Cayena Lisa 45 42 2.3 DESHIDRATACION OSMOTICA 47 2.4 ACTIVIDAD ACUOSA (aù) 51 2.5 SECADO 56 2.5.1 Deshidratación de alimentos 57 2.5.2 Transferencia de masa 59 vi 2.5.3 Cambios en la textura de los alimentos en el secado 62 2.5.4 Balance de materia 63 2.5.4.1 Balance de materia realizado en el producto 2.5.4.2 Balance de materia en el aire 63 65 2.5.5 Balance de energía 67 2.5.6 Adecuación del aire de secado 67 2.5.7 Curvas de velocidad de secado 68 2.5.8 Secado durante el periodo de velocidad constante 73 2.5.9 Secado durante el periodo de velocidad decreciente 2.5.9.1 Movimiento de la humedad en los sólidos, durante el periodo de velocidad decreciente 2.5.9.2 Cálculo de la velocidad de secado para el periodo de velocidad decreciente 2.6 TRANSMISIÓN DE CALOR 74 75 77 79 2.6.1 Transmisión de calor por conducción 80 2.6.2 Transmisión de calor por convección 82 2.6.3 Flujo de calor a través de paredes en serie 84 2.7 CALIDAD DE UN PRODUCTO DE ORIGEN AGROINDUSTRIAL 86 2.7.1 Análisis organoléptico 88 2.7.2 Características de la textura 88 2.8 OBTENCION DE PRODUCTO TIPO SNACK 89 3. MATERIALES Y EQUIPOS 91 3.1 MATERIALES 91 3.1.1 materias primas y solución osmótica vii 91 3.1.2 Equipos y materiales 91 3.2 EQUIPO PARA LA DESHIDRATACION OSMOTICA 93 3.3 SECADOR DE BANDEJAS 93 4 PROCEDIMIENTOS 4.1 4.2 95 DETERMINACION DE HUMEDAD: (Método de estufa) DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE SOLIDOS SOLUBLES TOTALES ( GRADOS BRIX) 95 98 4.3 DETERMINACION DE LA ACTIVIDAD ACUOSA 101 4.4 VARIACION DEL VOLUMEN 103 4.5 METODO EXPERIMENTAL 104 4.5.1 Materia prima 104 4.5.2 Preparación del agente osmótico 104 4.5.3 Preparación de las muestras y Diseño Experimental 106 4.5.3.1 Pruebas preliminares 106 4.5.3.1.1 Deshidratación osmótica 4.5.3.1.2 Secado por aire caliente 4.5.3.2 Pruebas finales y definitivas 4.5.3.2.1 Deshidratación osmótica 4.5.3.2.2 Secado por aire caliente 108 110 111 111 111 5 PRESENTACION DE RESULTADOS 113 5.1 PRUEBAS PRELIMINARES 115 5.1.1 Análisis de algunos productos del mercado 115 5.1.2 Humedad de la materia prima 118 5.1.3 Humedad a la salida de osmodeshidratación con y sin viii impregnación a vacío 118 5.1.4 Pruebas de secado por tres horas 119 5.1.5 Pruebas de secado por seis horas 121 5.2 PRUEBAS FINALES 128 5.3 PRUEBAS DEFINITIVAS 148 5.4 PRUEBAS DE ESTABILIDAD 149 5.5 BALANCES 152 5.5.1 Balance de Materia 153 5.5.1.1 Balance de materia para el producto 5.5.1.2 Balance de materia para el aire 5.5.2 Balance de Energía 5.5.2.1 5.5.2.2 5.5.2.3 5.5.2.4 6 153 154 156 Determinación de las perdidas (Q pérdidas) 157 Calor ganado por el aire en el intercambiador ( Q intercambiador) 160 Calor total por conducción (Q conducción) 161 Cálculo del total suministrado por el vapor de agua (Q Ta) 161 ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS PARA PRUEBAS EXPERIMENTALES 6.1 PRUEBAS PRELIMINARES 163 163 6.1.1 Proceso de secado con aire caliente por tres horas 163 6.1.2 Proceso de secado con aire caliente por seis horas 164 6.2 PRUEBAS FINALES 168 6.3 PRUEBAS DEFINITIVAS 172 6.4 PRUEBAS DE ESTABILIDAD 177 6.5 ANALISIS DEL PRODUCTO OBTENIDO 177 ix 6.5.1 Estudio de textura 177 6.5.2 Análisis organoléptico 182 6.5.3 Comparación del producto obtenido con un producto tipo "Snack" 203 7. DESVENTAJAS DEL PROCESO PROPUESTO 205 CONCLUSIONES 206 RECOMENDACIONES 208 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 210 ANEXOS 213 ANEXO A 214 ANEXO B 220 ANEXO C 223 x LISTA DE TABLAS Pag. Tabla 1. Características fisico-químicas de la piña 39 Tabla 2. Componentes principales de la piña en 100 g. de 40 porción comestible Tabla 3. Datos de cultivo de piña Cayena lisa localizado en 45 Palmira (Valle del Cauca). Tabla 4. Dirección del movimiento del agua en la osmosis 48 Tabla 5. Contaminaciones probables para distintos alimentos 52 en distintos rangos de actividad acuosa (aù) Tabla 6. Influencia de la actividad acuosa en la flora microbiana 54 de los alimentos Tabla 7. Agentes osmóticos potenciales para la deshidratación 55 de alimentos Tabla 8. Características de capacidad y dimensión del tanque de Deshidratación xi 93 Tabla 9. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento 110 y muestra. Tabla 10. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento 112 y muestra para pruebas definitivas de proceso. Tabla 11. Esquema de desarrollo del estudio 113 Tabla 12. Análisis de Productos existentes en el mercado 116 Tabla 13. Aspecto y sabor de los productos tipo snack analizados 117 Tabla 14. Humedad porcentual de Materia Prima. 118 Tabla 15. Humedad porcentual final en base húmeda , 119 de pretratamientos. Tabla 16. Datos obtenidos en la prueba de secado por tres horas. 120 Tabla 17. Humedad Final en base húmeda, obtenida luego 121 de un proceso por 3 horas a 70 ºC con pretratamiento por D.O.V. Tabla 18. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 122 a 70 ºC con pretratamiento por D.O.(1) Tabla 19. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas a 70 ºC con pretratamiento por D.O. (2) xii 122 Tabla 20. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 123 a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. (3) Tabla 21. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 123 a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V (4) Tabla 22. Valores de cinética de secado, para el periodo de 125 velocidad constante en un proceso por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. y D.O. Tabla 23. Humedad Final obtenida, luego de procesos por 6 horas 128 a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. y D.O. Tabla 24, Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con 129 pretratamiento por D.O.V. Tabla 25. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC 130 sin pretratamiento (“Fresca”) Tabla 26. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con 131 pretratamientos por D.O. Tabla 27. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con 132 pretratamiento por D.O.V Tabla 28. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC sin 133 pretratamiento (“Fresca”) Tabla 29. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con xiii 134 pretratamiento por D.O. Tabla 30. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con 135 pretratamiento por D.O.V. Tabla 31. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC sin 136 pretratamiento (“Fresca”) Tabla 32. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con 137 pretratamiento por D.O Tabla 33. Valores de cinética de secado, para el periodo 145 de velocidad constante en procesos por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 34. Velocidad de secado en periodo constante 146 (Kg de agua /m 2 min); en procesos por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 35. Humedad porcentual final obtenida luego de procesos 147 por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 36. Variación porcentual de volumen en secado por 147 10 horas a 60, 70 y 80 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 37. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y 148 humedad final en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a 60 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 38. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas xiv 149 a 70 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca Tabla 39. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 149 base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a 80 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 40. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 150 en base humedad, para las pruebas definitivas a 60 ºC, después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 41. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y 151 humedad en base humedad, para las pruebas definitivas a 70 ºC después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 42. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 151 en base humedad, para las pruebas definitivas a 80 ºC, después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Tabla 43. Condiciones del aire en los tres puntos principales del 152 secador de bandejas Tabla 44. Condiciones iniciales y finales del producto 153 (piña) en los tres pretratamientos a 60 ºC Tabla 45. Condiciones iniciales y finales del producto (piña) en los tres pretratamientos a 70 ºC xv 153 Tabla 46. Condiciones iniciales y finales del producto 154 (piña) en los tres pretratamientos a 80 ºC Tabla 47. Temperaturas del aire interior y exterior. 157 Tabla 48. Calor cedido al ambiente 160 Tabla 49. Calor de conducción para las diversas temperaturas 161 del proceso de secado Tabla 50. Calor total suministrado por el vapor de agua 162 Tabla 51. Participación de cada uno de los calores 162 respecto al calor total suministrado por el vapor de agua. Tabla 52. Coeficientes cinéticos y humedad final, logrados 165 en las pruebas de seis horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. y D.O. Tabla 53. Humedad porcentual final en base húmeda, de las pruebas 173 definitivas. Tabla 54. Actividad acuosa (aù), en pruebas definitivas. 175 Tabla 55. Humedad y velocidad al final del secado por aire caliente 178 Tabla 56. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en muestras 179 sin pretratamiento Tabla 57. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en xvi 179 muestras pretratadas D.O. Tabla 58. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en 180 muestras pretratadas D.O.V Tabla 59. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 183 elaborado a 70º C, en cuanto a color. Tabla 60. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. 184 y D.O. en cuanto a color. Tabla 61. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. 184 y FRESCA. en cuanto a color Tabla 62. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA 185 y D.O. en cuanto a color. Tabla 63. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 185 elaborado a 70º C, en cuanto a color. Tabla 64. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 187 elaborado a 70º C, en cuanto a olor. Tabla 65. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. xvii 188 en cuanto a olor. Tabla 66. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 188 FRESCA. en cuanto a olor. Tabla 67. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA 189 y D.O. en cuanto a olor. Tabla 68. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 189 elaborado a 70º C, en cuanto a olor Tabla 69. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 191 elaborado a 70º C, en cuanto a sabor Tabla 70. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 192 en cuanto a sabor. Tabla 71. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 192 FRESCA. en cuanto a sabor. Tabla 72. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a sabor. xviii 193 Tabla 73. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 193 elaborado a 70º C, en cuanto a sabor Tabla 74. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 195 elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad. Tabla 75. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 196 en cuanto a palatabilidad. Tabla 76. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 196 FRESCA. en cuanto a palatabilidad. Tabla 77. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y 197 D.O. en cuanto a palatabilidad. Tabla 78. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 197 elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad. Tabla 79. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 199 elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia Tabla 80. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. xix 200 en cuanto a apariencia. Tabla 81. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 200 FRESCA. en cuanto a apariencia. Tabla 82. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y 201 D.O. en cuanto a apariencia. Tabla 83. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 201 elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia. Tabla 84. Comparación del producto obtenido con un producto tipo snack existente en el mercado. xx 203 LISTA DE FIGURAS Pag. Figura 1 Tabla de color de piña Cayena Lisa 45 Figura 2 Curva teórica de la humedad de equilibrio a una 61 temperatura determinada (MCCABE:W.L. operaciones básicas de ingeniería química. Mc. Graw Hill.1991) Figura 3 Curva típica de velocidad de secado para condiciones de 72 secado constante, humedad en base seca en función del tiempo Figura 4 Curva de velocidad de secado, en función del contenido 72 de humedad Figura 5. Transmisión de calor por conducción 80 Figura 6. Flujo de calor a través de paredes en serie 84 Figura 7. Secador de Bandejas de Tiro Forzado. 94 Figura 8. Piñas utilizadas en las pruebas 107 Figura 9. Rodajas de piña de la parte central 107 Figura 10. Octavos de piña utilizadas en las pruebas preliminares 108 Figura 11. Comportamiento psicrométrico del proceso de secado 156 xxi LISTA DE DIAGRAMAS Pag. Diagrama 1. Balance de materia realizado en el producto 64 Diagrama 2. Determinación de humedad por el método de estufa 97 Diagrama 3. Determinación de sólidos solubles totales (º Brix) 100 Diagrama 4. Determinación de la actividad acuosa (aù). 102 Diagrama 5. Variación de la humedad critica en base seca 166 (Kg agua / Kg s.s.) para los pretratamientos, D.O. y D.O.V. para secado por 6 horas a 70 ºC Diagrama 6. Variación de la velocidad de secado (Kg agua/ min m 2) 166 en el periodo de velocidad constante para los pretratamientos, D.O. y D.O.V. en secado por 6 horas a 70 ºC Diagrama 7. Humedades finales en base húmeda para los 169 pretratamientos D.O. y D.O.V en secado por seis horas a 70 ºC. Diagrama 8. Velocidad de secado (kg agua/m 2 min)en el periodo constante para las pruebas finales. xxii 170 Diagrama 9. Humedades criticas en base seca, presentadas 170 en las pruebas finales. Diagrama 10. Tiempos Críticos (minutos), presentados 170 en las pruebas finales. Diagrama 11. Humedades finales en base húmeda obtenidas en las pruebas finales 171 Diagrama 12. Variación porcentual de volumen en secado por 10 horas a 60, 70 y 80 ºC, con pretratamiento D.O., D.O.V. y “FRESCA” 171 Diagrama 13. Humedades porcentuales finales e iniciales en 172 base húmeda de la prueba definitiva de 60 ºC Diagrama 14. Humedades porcentuales finales e iniciales en 173 base húmeda de la prueba definitiva de 70 ºC. Diagrama 15. Humedades porcentuales finales e iniciales en 173 base húmeda de la prueba definitiva de 80 ºC. Diagrama 16. Humedad porcentual final en base húmeda, 174 en el proceso de secado para piña fresca, de las pruebas definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. Diagrama 17. Humedad porcentual final en base húmeda, en el proceso de secado para D.O.V, de las pruebas definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. xxiii 174 Diagrama 18. Humedad final en base húmeda, en el proceso 175 de secado para D.O.., de las pruebas de simulación industrial, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. Diagrama 19. Actividad acuosa (aù) , en pruebas de definitivas a 60 ºC 176 Diagrama 20. Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 70 ºC, 176 Diagrama 21.Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 80 ºC, 176 xxiv LISTA DE GRAFICAS Pag Gráfica 1. Humedad en base seca respecto al tiempo, 120 para la prueba de 3 horas a 70 ºC con pretratamiento D.O.V. Gráfica 2. Ajuste de los datos de humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s. ) 124 a una recta, con respecto al tiempo de proceso (min), durante 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para los casos 3 y 4 y D.O. para los casos 1 y 2. Gráfica 3. 1-Y contra la raíz del tiempo en horas, para 126 el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 3. Gráfica 4. Velocidad de secado (Kg en base seca (Kg agua/Kg s.s), agua/min m 2) contra humedad para un proceso por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 2. xxv 127 Gráfica 5. Ajuste de los datos de humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s) 138 a rectas, con respecto al tiempo de proceso (min), en las tres diferentes temperaturas y con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. Gráfica 6. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para el periodo de 139 velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 60 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. Gráfica 7. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para 140 el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 70 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. Gráfica 8. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para 141 el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 80 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. Gráfica 9. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad 142 en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 60 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Gráfica 10. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. xxvi 143 Gráfica 11. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 80 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. xxvii 144 NOMENCLATURA rGlobal : Resistencia Global m1 : Masa inicial de producto m : Masa final del producto f f i : Fracción de sólidos inicial f f : Fracción de sólidos final Xi : Fracción de agua inicial (Base Seca) Xf : Fracción de agua final (Base Seca) m aire seco : flujo másico de aire seco A s : Area de entrada de aire al secador V i : Velocidad del aire a la entrada al secador V c : Velocidad del aire a la entrada a la cámara de secado ρ : Densidad del aire H : Humedad absoluta del aire t : Tiempo Q to : Calor total cedido por el vapor de agua. h fg : Calor latente de condensación. : Calidad del vapor. : Flujo másico del vapor de agua : Peso total del sólido seco X : Humedad en base seca X* : Humedad de equilibrio XL : Humedad Libre R : Velocidad de secado Xx m L vapor s xxviii Ae : Area superficial expuesta al secado Xc : Humedad critica en base seca De : Difusividad efectiva. Xt : Humedad en el tiempo t. B.S. : Base Seca. B.H. : Base húmeda. Xo : Humedad en el tiempo inicial B.S. dx : Espesor infinitesimal dT : Gradiente de temperatura K : Intercepto con el eje (1-Y) en la gráfica 1-Y contra la raíz del tiempo. k : Conductividad térmica del material. L : Semiespesor Q conducción : Calor por conducción Q convección : Calor por convección h c : Coeficiente de transferencia de calor por convección T a : Temperatura del fluido calefactor. T s : Temperatura de la superficie del sólido. A T : Area total del intercambiador de calor Q perdidas : Calor cedido al ambiente A bandejas : Area total zona de bandejas A Total : Area total del secador ∆x 1 : Espesor lamina de acero ∆x 2 : Espesor lamina de fibra de vidrio h exterior : Coeficiente de transferencia de calor para aire inmóvil h interior : Coeficiente de transferencia de calor para aire en movimiento xxix Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Glosario GLOSARIO Adiabático: Transformación termodinámica que se lleva a cabo sin que se produzca intercambio de calor entre el sistema y el medio circundante. Calor: Energía transferida entre dos sistemas y que esta exclusivamente relacionada por la diferencia de temperatura existente entre ellos. Se mide en unidades de trabajo (Joule, Ergio o Caloría). Calor latente: Es el calor que no presenta un aumento de temperatura al entrar energía a un sistema, pero si favorece su cambio de fase. Calor Sensible: Es el calor que presenta un aumento de temperatura al entrar energía a un sistema. Entalpía: magnitud termodinámica ( contenido de calor de un material). Se utiliza en el cálculo de procesos que se desarrollan a presión constante por lo que es de importancia en el cálculo de procesos térmicos y físicos. xxx Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Glosario Humedad: Medida de la concentración de agua o vapor de agua en un sólido, líquido o gas. Humedad relativa: Relación entre la masa de agua o vapor de agua que existe en un determinado volumen y la cantidad de agua o vapor de agua necesaria para que sature dicho volumen a la misma temperatura: se expresa en porcentaje (%). Humedad absoluta: Masa de agua o vapor de agua por unidad de volumen. Manómetro: Instrumento utilizado para medir la presión de los fluidos en un espacio cerrado. Textura: Propiedad sensorial de los alimentos que es detectada por los sentidos del tacto, vista y oído y que se manifiesta cuando el alimento sufre una deformación. Termohigrómetro: Aparato para la medición de la temperatura y humedad de un gas o vapor. Termoanemómetro: Instrumento para la medición de la temperatura y humedad de fluidos gaseosos, particularmente el aire. xxxi Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Resumen RESUMEN Para la elaboración de un producto "tipo snack", a partir de piña variedad Cayena Lisa, se realizó un análisis de 6 snacks diferentes encontrados en el mercado, con el fin de establecer las características mas comunes presentadas por estos productos, y de esta forma realizar un estudio de los efectos presentados por la piña después de un pretratamiento osmótico, con y sin pulso de vacío y de la piña sin ningún tipo de tratamiento, al ser sometida al secado tradicional por aire caliente. Se tomaron rodajas de piña, a las cuales se les realizó una inmersión en una solución osmótica de Sacarosa comercial 65% grados Brix, durante 2 horas a 40 ºC. La inmersión en la solución osmótica se realizó con y sin pulso de vacío de cinco minutos (5 min. a 10inHg) al inicio del proceso. Tanto la piña que tuvo tratamiento osmótico como la que no lo tuvo, fueron l evadas a un proceso de secado por aire caliente para completar su proceso de deshidratación y de esta forma determinar, las curvas de secado presentadas por la piña con y sin pretratamientos y en forma de rodajas, con el fin de establecer si esta sería la forma que debería presentar el producto para ser deshidratado. El proceso de Deshidratación Osmótica y el de Secado por Aire Caliente fueron realizados respectivamente, en un deshidratador osmótico y un secador de bandejas que se encuentran ubicados en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería de La Universidad de La Sabana. En la segunda parte de la experimentación y pruebas finales, de acuerdo a los resultados arrojados en la parte preliminar, se realizaron pruebas de secado por xxxii Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería aire caliente a Resumen temperaturas de 60, 70 y 80 ºC, a octavos de piña de un centímetro de espesor, a los cuales se les realizó pretratamiento osmótico con y sin pulso de vacío y sin ningún tipo de pretratamiento. En la experimentación final se determinó el contenido de humedad, volumen, y peso de cada una de las muestras en seguimiento, tanto al inicio como al final del proceso, con el fin de determinar la pérdida de agua, cambio de volumen, y parámetros cinéticos de secado en las muestras procesadas, la humedad final alcanzada, actividad acuosa y el porcentaje de sólidos solubles totales (ºBrix), procurando así un valor inferior a la humedad objetivo, adicionalmente se sometieron a un análisis texturométrico, con el fin de determinar el grado de fracturabilidad de las mismas, y de estas se escogieron las muestras obtenidas a partir del proceso de secado a 70 ºC dadas las características arrojadas por el estudio, para realizarles un análisis organoléptico, con el fin de establecer el grado de aceptación de los productos obtenidos en los diferentes pretratamientos. De acuerdo a los resultados arrojados por la experimentación se determinó cual seria el mejor de los proceso para la elaboración de un producto "tipo snack ". Se realizó un análisis de contenido de humedad, actividad acuosa y grados Brix a la piña deshidratada considerada como el producto final, la cual fue almacenado durante 5 meses a temperatura ambiente y empacadas en bolsas de polietileno sellables, con el fin de corroborar la estabilidad del producto. xxxiii Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Introducción INTRODUCCION En la actualidad, la tendencia de los consumidores en el mercado de los alimentos, se inclina hacia los productos naturales o mínimamente procesados, pero al mismo tiempo de prolongada vida útil. Productos que además de conservar su sabor característico y su valor nutricional, sean de fácil y rápido consumo. El secado directo por aire caliente, ha sido el método tradicionalmente utilizado en la elaboración de productos deshidratados a nivel industrial, pero, según estudios realizados se ha demostrado que por si solo no ayuda a mantener en los alimentos las características físicas y organolépticas esperadas por el consumidor, mientras que la deshidratación osmótica, ha demostrado en diversas investigaciones realizadas, que ayuda a mantener en los alimentos características tales como su valor nutricional, textura y sabor. Al combinar tanto la deshidratación osmótica como el secado por aire caliente, se pueden obtener productos "tipo Snack" que conserven las características mencionadas. La piña (Ananas comosus L.) se ha clasificado como una de las frutas más finas de los trópicos y es conocida y estimada en todo el mundo. Nuestro país ha generado 34 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Introducción tecnología suficiente que permite un desarrollo comercial del cultivo y por estar ubicado en el trópico, le permite producir fruta durante todo el año dándole así, ventajas competitivas sobre los demás países productores. Con el presente trabajo, se espera poder dar una propuesta para la elaboración de un producto tipo snack, a partir de piña variedad Cayena lisa, mediante la utilización de la deshidratación osmótica y el secado por aire caliente. Eligiendo el mejor de proceso para la consecución de un producto final que cumpla con las características esperadas por el consumidor en cuanto a textura, sabor característico y valor nutricional. 35 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Objetivos 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Establecer las condiciones de proceso en la operación de secado, elaboración de un snack, empleando tres tipos de materia prima: para la Piña fresca, osmodeshidratada y piña osmodeshidratada con impregnación a vacío. 1.2 • OBJETIVOS ESPECIFICOS Establecer un procedimiento general por medio de ensayos preliminares, seleccionando las variables de secado adecuadas en cada caso. • Elaborar los snacks, según los pretratamientos utilizados y establecer las condiciones finales adecuadas. • Comparar los tres productos, obtenidos a partir de diferentes pretratamientos, por medio de un ensayo organoléptico y de textura, con el fin de establecer cual de ellos es el mejor. 36 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico 2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1 GENERALIDADES Las frutas en general, se dividen en tres categorías según el mercado: • Tradicionales : Dentro de este grupo están las frutas con una producción tradicional en los grandes mercados de todo el mundo. Se pueden ubicar en este grupo: la uva, la manzana, la pera y los duraznos. • Tropicales : Se producen en climas cálidos. En este grupo se encuentran: los cítricos, el banano, el mango, el kiwi, el maracuyá y la piña. • Exóticas : Son todas las demás frutas y la mayoría de éstas se encuentran en el trópico. Colombia es conocida por tener las frutas más exóticas del mundo1. Ej.: Uchuva, feijoa, granadilla, pitahaya, 1 tomate de árbol, etc. . Gaviria Londoño, Jaime. Cátedra de Mercados. Facultad de Ingeniería. Universidad de la Sabana. Chía. Colombia. 1999. 37 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.2 Fundamento Teórico CARACTERISTICAS DE LA PIÑA La piña es una fruta tropical que ocupa los primeros lugares de importancia a nivel mundial. “Aunque los principales productores de esta fruta son Hawai, Filipinas y Formosa, su origen es Suramericano (Amazonía y Orinoquía), y de allí de extendió por toda América hacia el mundo”2. La piña es un herbácea tropical perenne, perteneciente a la familia bromilácea, de la cual, esta bromelia es el género mayor y más importante. Se le conoce científicamente como Ananas comosus. La mayor parte de las 850 especies que forman la familia, son plantas que crecen sobre las copas de los árboles de los trópicos y subtrópicos del nuevo mundo. De éstas, sólo la piña es de valor económico real. El fruto está constituido por múltiples frútelos fusionados que conforman la parte comestible. Exteriormente cada frútelo aparece revestido de una corteza dura que al mismo tiempo se encuentra revestida por los sépalos. Las características fisico-químicas generales de la piña se pueden apreciar en la tabla 1 y son: 2 Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El cultivo de la piña : La piña. Bogotá. P. 3. 1985. 38 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Tabla 1. Características fisico-químicas de la piña Análisis general Grados Brix Acidez titulable (% ac. Cítrico) % de cenizas % de agua % de fibra % de nitrógeno % de extracto etéreo Esteres (ppm) Pigmentos (ppm de carotenos) % en peso de glucosa % en peso de fructuosa % en peso de Sacarosa % de almidón % de celulosa % de hexosas % de pentosa Piña 10.80- 17.50 0.60- 1.62 0.30- 0.42 81.20- 86.20 0.30- 0.61 0.045- 0.115 0.2 1.00- 250 0.2- 2.5 1.00- 3.20 0.6- 2.3 5.9- 12.0 < 0.002 0.43- 0.54 0.10- 0.15 0.33- 0.43 Fuente : Hulme A. C.. The biochemistry of fruits and their products. Vol. II. 1971. El contenido de agua de una piña se encuentra entre el 81% y el 86% y posee además una alta concentración de sólidos solubles ( 10-17 °Brix). En cuanto a los ácidos titulables, su contenido es del 0.6 al 1.6%. El aroma típico de la piña, es ocasionado por la presencia de ésteres como el acetato de etilo y el isocaproato de metilo. La piña se ha clasificado como una de las frutas más finas de los trópicos y es conocida y estimada por todo el mundo. El cultivo de la piña es una empresa agrícola altamente tecnificada; un ejemplo típico de las llamadas "agri-business". Su cultivo, requiere la aplicación de las mejores prácticas agronómicas y una 39 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico administración apropiada que le proporcione la oportunidad de aportar una mayor producción por cuerda y producir una fruta de la mejor calidad. En la tabla 2, se aprecian los Componentes principales de la piña en 100 g. de porción comestible. Tabla 2. Componentes principales de la piña en 100 g. de porción comestible COMPONENTE CANTIDAD COMPONENTE CANTIDAD Contenido energético de 236 (Kj) Nicotinamida 220 µg componentes digestibles Contenido energético de 100 56 (kcal) Acido pantoténico 180 µg gr. De porción digestible Agua 85.3% Vitamina B6 75 µg Proteína 0.5% Acido fólico 4 µg Grasa 0.2% Carbono 19 µg Acidos orgánicos 0.7% Aminoácidos Hidratos de carbono 12.4% Lisina 11 mg. Fibra 1.4% Metionina 2 mg. Sales minerales 0.4% Fenilalanina 13 mg. Composición por 100 gr. Porción Triptófano 13 mg. comestible Sales minerales Sodio 2 mg Tirosina 13 mg. Magnesio 17 mg. Hidratos de Carbono Calcio 16 mg. Glucosa 2130 mg Nitrógeno 175 mg. Fructosa 240 mg Manganeso 110 µg. Sacarosa 7830 mg Hierro 400µg Lípidos Cobre 80 µg Acido palmítico 10 mg Zinc 260 µg Acido esteárico 5 mg. Fósforo 9 mg. Acido oleico 20 mg. Cloro 40 mg Acido linoleico 40 mg Flúor 14 µg Acido linolénico 30 mg. Yodo 5 µg Otros Selenio 1 µg Acido málico 95 mg Vitaminas Acido cítrico 630 mg. Carotenos 60 µg Acido salícilico 2100 mg E 100 µg B1 80 µg B2 30 µg Fuente: Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El cultivo de la piña . Bogotá. pag 5. 1985 40 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico 2.2.1 Piña Cayena lisa. Origen : FARINOSAS Familia : BROMELIACEAS. Género : ANANAS Especie : COMOSUS Variedad : CAYENA LISA Conocida científicamente con el nombre de Ananas comosus L. Meer, es una variedad fruto de múltiples experimentaciones hechas especialmente en Hawai. Fue importada a Colombia a principios de 1968 y empezó a cultivarse en el departamento del Atlántico 3. La variedad Cayena lisa tiene de 70 a 8O hojas con márgenes sin espinas las cuales son moderadamente largas y de un color verde oscuro, con manchas pardorojisas. La fruta es generalmente cónica con un diámetro mayor en la base que en la parte superior, de ojos profundos y con un peso entre 2 y 3.5 kilogramos. La pulpa es amarilla clara, jugosa y de sabor muy agradable, particularmente en frutas cosechadas en verano. 3 . Torreggrani, Danila. 1993 41 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.2.1.1 Fundamento Teórico Indice de madurez de la piña Cayena lisa La piña sufre cambios durante su maduración, cuando está inmadura los ojos son de color gris o verde claro; las pequeñas bracteas, que cubren la mitad de cada ojo son grises o casi blancas, dando al fruto aspecto grisáceo. A medida que está madura, el espacio que hay entre los “ojos” se llena y el color cambia en forma gradual de verde oscuro a verde claro. Además los “ojos” cambian de puntiagudos a aplanados, con una ligera depresión en el centro. El fruto se vuelve más grande y aromático y en el caso de la variedad Cayena Lisa, ésta toma un color amarillo claro o dorado cuando está madura. Pantastico 4 cita una tabla de colores de la corteza que va de cero a seis para establecer las diferentes etapas de maduración. (Ver Figura 1). Las condiciones de cultivo influyen en los parámetros físicos y fisiológicos, así por ejemplo: piñas producidas a mayor altura sobre el nivel del mar, presentan un mayor contenido de ácido, lo cual alarga su período de almacenamiento; en cambio piñas cultivadas en climas más calientes contienen menos ácidos. El clima también influye en el color y la forma. 4 Investigador Científico. Laboratorio de Investigaciones de Química del Café. LIQC. 1985 42 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico 43 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Según Hansen H., la piña no es una fruta climatérica y por lo tanto no debe esperarse que su sabor mejore luego de su recolección5. Los cambios que se producen sólo tienen que ver con el contenido de ácidos. El mejor indicador para la cosecha es el cambio de color de la cáscara a un tono más claro (disminución de la clorofila de la zona peduncular). Si es para exportación las ¾ partes de la fruta deben haber cambiado de color. El cambio de tono, a un color más claro se correlaciona con el contenido de azúcares en la pulpa. En zonas de cultivo con climas extremadamente cálidos y húmedos, éste indicador no es válido, caso en el cual se utiliza como índice de cosecha óptimo, la muerte de hojitas sobre la superficie de la fruta. La Federación Nacional de Cafeteros recomienda como norma de calidad para el mercado interno y de exportación que la fruta debe estar con maduración entre ½ a ¾, en el término “pintón” y textura firme, sin deformaciones y con una sola corona. Sugiere además algunas recomendaciones en cuanto al tamaño mínimo y máximo.6 5 Hansen H. III Reunión Técnica de la Red Latinoamericana de Frutas Tropicales, P.157 – 168. Manizales. Colombia. 1989. 6 Gallo P. Fernando. Indice de madurez de la piña Cayena Lisa y Proyecto de Norma de Calidad. Colombia. 1988. 44 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Tabla 3. Datos de cultivo de piña Cayena lisa localizado en Palmira (Valle del Cauca). CARACTERISTICA Peso del fruto (gr.) Longitud de la corona (cm.) Longitud del fruto (cm.) Diámetro medio (cm.) Color de la pulpa Porcentaje de acidez Sólidos Solubles (Grados Brix) Acido Ascórbico (mg/100 ml. de jugo) VALOR 1342.5 16.7 15.0 11.9 Amarillo 0.58 13.0 13.3 Fuente: Torres R. y Ríos D. Frutales, ICA.1986 2.2.1.2 Descripción de la tabla de color de la piña Cayena lisa El estado de maduración en que se debe cosechar la piña, depende en gran parte de su destino o uso final. Los frutos para consumo directo generalmente se cosechan con un 25% de amarillamiento, que corresponde a una madurez con alto contenido de sólidos y bajos valores de acidez. El aumento de tamaño, el ablandamiento y el desarrollo de aromas son otras de las características de madurez. La variedad Cayena Lisa toma un color amarillo claro o dorado. 45 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico La siguiente clasificación por el color de la corteza7, sirve para establecer las diferentes etapas de maduración: No. 0 (Madurez 25%): Fruto bien desarrollado de color verde oscuro. Todos los ojos están verdes, sin trazas de amarillo. No. 1 (Madurez 25%): Algunos ojos del tercio basal han disminuído en la intensidad del verde y surge un leve tono amarillo. Menos del 20% de los ojos están predominantemente amarillos. No. 2 (Madurez 50%): En la base del fruto se incrementa la cantidad de ojos de coloración verde con leves tonos amarillos. Entre el 20 y el 40% de los ojos están coloreados de amarillo en forma predominante. No. 3 (Madurez 50%): Aumenta la intensidad del amarillo en los ojos del tercio basal. Entre el 55 y el 65% de los ojos están por completo amarillos. No. 4 (Madurez 50%): En la zona basal de la fruta se presenta mayor cantidad de ojos de coloración amarilla con visos anaranjados y ojos de color verde con leves tonos amarillos en la zona media y de la corona. Entre el 65 y el 90% de los ojos están por completo amarillos. 7 Borrero de Villamizar, Fanny. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 1985. 46 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico No. 5 (Madurez 75%): En la zona basal y media se aprecia una coloración amarilla con visos anaranjados. En la zona de la corona aumenta la cantidad de ojos color verde amarillento. Menos del 90% de los ojos están por completo amarillos y el resto color anaranjado rojizo. No. 6 (Madurez 75%): El fruto presenta una coloración completamente anaranjado. La corteza tiene un color pardo rojizo predominante. 2.3 DESHIDRATACION OSMOTICA - Osmosis: un caso especial de la difusión La reconcentración osmótica (deshidratación), es la remoción de agua desde una solución diluida contenida dentro de una membrana semipermeable, hacia una solución concentrada que rodea la membrana por contacto directo del producto, la solución utilizada para el favorecimiento del fenómeno consiste en un medio hipertónico de alta concentración de azúcar o solución salina para frutas y vegetales respectivamente. La difusión del agua no se ve afectada por que cosa está disuelta en ella sino solamente por cuanto se encuentra disuelto, o sea, por la concentración de partículas de soluto (moléculas o iones) en el agua. En la 47 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico ósmosis, las moléculas de agua difunden de una solución hipotónica, la cual contiene menos soluto y por lo tanto un potencial hídrico mayor ( o desde el agua pura) a una solución hipertónica, la cual tiene más soluto y menor potencial hídrico, a través de una membrana selectivamente permeable. Ver tabla 48. Tabla 4. Dirección del movimiento del agua en la osmosis El agua se mueve a través de una membrana selectiva permeable desde Región de potencial hídrico elevado Mayor concentración de agua Menor concentración de soluto Solución hipotónica (menos soluto) Región de potencial osmótico bajo Hacia Región de potencial hídrico bajo Menor concentración de agua Mayor concentración de soluto Solución hipertónica (mas soluto) Región de potencial osmótico alto FUENTE: Curtis , Helena. BARNES, N Sue. Biología, pag. 157. El costo de energía y otros recursos, se han convertido progresivamente en una gran presión para minimizar los costos de procesos, embalaje, manipulación y almacenamiento de productos de origen agrícola. La reconcentración osmótica es una efectiva vía que reduce los requerimientos energéticos en los procesos de deshidratación. Se ha encontrado que la deshidratación con una solución osmótica 8 Curtis , Helena. BARNES, N Sue. Biología, pag. 157. 48 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico azucarada, demanda de 2 a 3 veces menos energía (por unidad) que el secado por convección con aire 9. La deshidratación osmótica es reconocida como un método de procesamiento para obtener productos parcialmente deshidratados y tal como ha sido aplicada hasta la actualidad, constituye en muchos casos la etapa preliminar para los procesos de secado convencional (al vacío, liofilización, crioconcentración, circulación de aire caliente). En los últimos años, se han desarrollado técnicas de conservación de frutas de humedad intermedia (aω = 0.95 – 0.98), basadas en distintos factores de estrés para microorganismos 10 . Uno de los factores más utilizados es la reducción de la actividad de agua (aω), lo cual se logra en muchos procesos mediante la deshidratación osmótica. La aplicación de esta operación como método de deshidratación ha sido motivada por factores económicos y por el hecho de que permite obtener una fruta deshidratada (luego del secado convencional) de excelente calidad, dado que minimiza el daño por calor y reduce la decoloración del producto final. Además, se aumenta la retención de pigmentos volátiles y el producto final es de un sabor mucho mas suave y dulce, y de una mejor textura. 9 Torreggrani, Danila. Food Research International. Osmotic deshydratacion in fruit and vegetable processing. 1993. 10 Universidad Politécnica de Valencia. Deshidratación osmótica de frutas. D.M. Salvatori. 1997. 49 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Los efectos de la deshidratación osmótica como pretratamiento, son la conservación de las características nutricionales, organolépticas y funcionales del producto 11 . Existen tres razones principales por las cuales la deshidratación parcial en una solución osmótica permite obtener un alimento deshidratado (luego del secado convencional) de excelente calidad: • La alta concentración de agente osmótico que rodea a los trozos de alimento es un excelente inhibidor del pardeamiento enzimático (oxidativo) que ocurre en alimentos cortados siendo de fundamental importancia para frutas cortadas; esto permite obtener un muy buen color en el producto final sin necesidad de utilizar un aditivo tal como el dióxido de azufre. • El incremento en la concentración de sólidos solubles en el alimento que ocurre como resultado de la eliminación de agua y la incorporación de soluto de la solución, influye positivamente en la retención de volátiles aromáticos durante el secado final; es un hecho demostrado que la retención de los aromas volátiles durante el secado por evaporación ( o sublimación) depende en gran escala de la concentración de sólidos en el producto. Rahman, Shafiur. Lamb, Sack. Air drying be havior of fresh and osmotically dehidrated pineapple. University of New Southwales. M.D .Australia. 1991. 11 50 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería • Fundamento Teórico La textura de los alimentos deshidratados osmóticamente es muy similar a la del alimento fresco, ventaja que no se presenta en otros métodos de deshidratación12. Una ventaja adicional de la preconcentración osmótica de frutas es que durante el proceso se elimina junto con el agua una cierta proporción de los ácidos orgánicos de la fruta. Esta menor concentración de ácido residual junto con el azúcar que se incorpora a la fruta conduce a un producto final de "flavor" mas suave y dulce que una fruta deshidratada convencionalmente. 2.4 Actividad acuosa (a ù) Todos los alimentos contienen agua y en base en observaciones realizadas esto influye en su deterioro tanto biológico como microbiológico. No toda el agua presente en los alimentos se encuentra disponible para el crecimiento microbiano. El conocimiento del contenido de agua no provee una base adecuada para el estudio de la estabilidad. La actividad de agua es un parámetro que permite correlacionar mas satisfactoriamente los cambios que se 12 Resnik, Silvia. Chirife, Jorge. IV seminario avanzado de tecnología de alimentos. 1997. 51 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico producen en los alimentos permitiendo optimizar procesos ya existentes y desarrollar nuevos métodos de producción, con el fin de obtener productos estables y de buena calidad. Tal como se muestra en la Tabla 5 los microorganismos enumerados en la primera columna requieren un mínimo valor de actividad acuosa (segunda columna) para su desarrollo. Tabla 5. Contaminaciones probables para distintos alimentos en distintos rangos de actividad acuosa (aù) MICROORGANISMOS Hongos xerófilos aù 0.60-0.65 Levaduras osmofílicas ALIMENTOS Fruta seca Miel Levaduras osmofílicas 0.65-0.70 Melazas Levaduras 0.70-0.75 Confituras Hongos xerófilos 0.75-0.80 Higos secos Hongos y levaduras Levaduras Mermeladas 0.80-0.85 Levaduras Bacterias y hongos Jarabe de Chocolate Jarabe de frutas 0.85-0.90 Margarina Levaduras Leche condensada azucarada Bacterias Manteca batida Bacterias 0.90-1.00 Bacterias Queso cottage Carne fresca FUENTE: Resnik, Silvia. Chirife, Jorge. IV seminario avanzado de tecnología de alimentos. 1997. 52 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico La tercera columna muestra los alimentos mas comunes en los cuales es factible una contaminación producida por estos microorganismos. Con base en esta tabla podríamos decir que la disminución de la aù hasta valores adecuados (0.60 ó menores) permitirá la obtención de un alimento estable microbiológicamente. El propósito principal para la preservación de alimentos y su almacenamiento es mantener el alimento en condiciones aceptables antes de ser consumido. disminuir la aù Al los microorganismos serán refractarios a crecer, pero como podemos ver se deberá tener en cuenta otros efectos de degradación enzimática, el pardeamiento no enzimático u otros deterioros dependientes de la aù como por ejemplo la oxidación de los lípidos presentes.13 El conocimiento de los niveles de aù a los cuales estas alteraciones pueden ocurrir, para cada alimento, permitirá predecir el nivel óptimo de aù al cual debe mantenerse el producto. En los alimentos , la actividad del agua (aù) ejerce una influencia selectiva tanto sobre la multiplicación de los gérmenes patógenos como sobre la naturaleza de la flora microbiana. La alteración microbiana no se produce con niveles de aù inferior a 0.85 aproximadamente, teniendo particular importancia el hecho que entre las bacterias 13 Labuza y Col. 1970. 53 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico patógenas presentes en los alimentos, solamente el staphylococcus aureos crece en alimentos con un valor de aù inferior a 0.93 y su crecimiento queda interrumpido cuando la aù es menor a 0.85 14 . En la tabla 6 aparecen algunos de los efectos producidos por los diferentes valores de la actividad del agua. Tabla 6. Influencia de la actividad acuosa en la flora microbiana de los alimentos Actividad acuosa Alimento 0.98 y Carnes y pescados superiores hortalizas y leches Microorganismo frescos, Se multiplican la mayoría de los germenes que alteran los alimentos y todos los patógenos transmitidos por los alimentos Se multiplican enterobacterias, incluyendo pan, salmonella en los niveles superiores del rango. Flora de la alteración, con frecuencia bacterias ácido lácticas. 0-98 - 0.93 Leche evaporada, embutidos cocidos 0.93 - 0.85 Se multiplican Staphylococcus aureus y Carnes de vacuno desecada, muchos mohos productores de micotoxinas. leche condensada edulcorada Lavaduras y mohos son los microorganismos primarios de la alteración 0.85 - 0.60 Harina, cereales, deshidratados Inferior 0.60 frutos No se multiplican bacterias patógenas. Alteración por microorganismos xerófilos, osmófilos y halófilos No se multiplican los microorganismos, a repostería, fideos, bizcochos, aunque pueden seguir presentes por algún leche en polvo, huevos en polvo tiempo FUENTE: The international Comission on Microbiological Sepecifications for Foods of the International Union of Microbiological Spocieties. 1991 14 International Union of Microbiological Spocieties. 1991 54 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico - Actividad acuosa en la solución circundante: El agente osmótico El requerimiento termodinámico para producir la deshidratación parcial del alimento es que la actividad de agua de la solución circundante sea menor que la del alimento, la cual, 0.970- 0.994. normalmente se encuentra en el rango aproximado de Teóricamente, existe una gran variedad de solutos (agentes osmóticos) que pueden reducir la actividad de agua en la solución circundante a los valores necesarios. Sin embargo y dado que el soluto también difunde al interior del alimento, es necesario que sea compatible con las características organolépticas de este, por esta razón por ejemplo, "los azúcares" son los agentes osmóticos por excelencia cuando se considera la deshidratación osmótica de frutas. La tabla 7 da una lista de algunos agentes osmóticos de utilización potencial para la deshidratación de alimentos Tabla 7. Agentes osmóticos potenciales para la deshidratación de alimentos - Sacarosa - Jarabe de maíz - Glucosa - Melaza - Sal - Sorbitol - Fructosa - Maltosa - Azúcar invertido - Lactulosa (jarabe) - Miel - Glicerina FUENTE: Torreggrani, Danila. 1993 55 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.5 Fundamento Teórico SECADO El secado consiste en la eliminación de la humedad de un producto sólido. En el caso de los productos de origen agroalimentarios, es normal que se hable de deshidratación por aire caliente, la razón principal por la que se tiende a secar los alimentos es la conservación de estos, pues la actividad acuosa se reduce a un nivel inferior a aquel en el que las enzimas y los microorganismos son activos. Otro de los fines fundamentales es el de obtener un producto final con las condiciones exigidas por el mercado, así como lograr una disminución de peso y volumen para así minimizar costos en almacenamiento y transporte. El secado directo por aire caliente después de un tratamiento osmótico es empleado en países tropicales, para la producción de frutas secas denominadas “semi-candied” ( semiconfitadas). Las cualidades organolépticas del producto final pueden mejorar a causa de los ácidos removidos durante el baño osmótico, siendo más blandos y dulces que el producto obtenido del secado tradicionalmente de frutas 15 15 Lazarides, Harris. Osmotic Preconcentation. Developments and Prospects. 1994 56 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.5.1 Fundamento Teórico Deshidratación de alimentos Desde tiempos remotos, el secado ha sido un método bastante utilizado en la conservación de alimentos. El secado mediante la utilización del sol constituye, en algunos lugares y para determinados productos, el método mas sencillo y el mas económico, sin embargo este trae consigo algunos inconvenientes. • Es lento y no muy apropiado para muchos productos que exigen alta calidad. • Por lo general no reduce el contenido de agua a menos del 15% lo cual, en una amplia gama de productos no es suficiente para permitir la estabilidad durante el almacenamiento. • Depende básicamente del estado del tiempo (clima), el cual es imposible de controlar. • Durante el proceso de deshidratación por este método, los alimentos son expuestos a la contaminación, insectos, polvo y otros factores que ocasionan su perdida. Algunos alimentos, entre los que se encuentran las frutas, carnes y verduras, presentan complicaciones en el proceso de secado, produciendo un secado poco satisfactorio. Existen algunas razones por lo cual se presenta esto 16 Handboock of Industrial Drying. Secado Solar. Capitulo 2. 57 16 : Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería • Fundamento Teórico A través de los tejidos, no hay poros continuos; por ello, el agua llega hasta la superficie por difusión a través de un medio cada vez mas difícil. • La humedad superficial se evapora muy rápidamente, lo cual va dejando una película gelatinosa, esta va interrumpiendo considerablemente la libre reposición del agua evaporada. • A medida que se evapora el agua, se va produciendo una reconcentración salina y de otros solutos, por lo tanto se produce una reducción de la presión de vapor y de la actividad acuosa remanente. • Los componentes de elevado peso molecular, como las proteínas, muestran gran afinidad por el agua, por lo cual estos últimos vestigios de agua solo pueden eliminarse bajo condiciones extremas. Debido a las razones anteriormente expuestas , el secado de los alimentos se debe realizar en equipos especialmente diseñados, en los cuales las operaciones pueden ser monitoreadas y controladas de una forma eficiente. Entre los secadores mas utilizados a nivel industrial podemos encontrar: Secadores de bandejas, secadores de cinta, secadores rotatorios directos, secadores tipo tambor y secadores de armario. 58 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.5.2 Fundamento Teórico Transferencia de masa En la figura 2, presentamos una curva teórica de humedad de equilibrio a una temperatura determinada, si una curva de este tipo se prolonga hasta su intersección con el eje al 100% de humedad relativa, el contenido de humedad así definido es la humedad mínima de este material, la cual todavía puede ejercer presión de vapor como la del agua líquida a la misma temperatura Durante cualquier método de secado empleado, la deshidratación de un alimento consta de dos etapas: • Introducción de calor al producto. • La extracción de la humedad del producto. Cuando se deshidratan los alimentos, se busca obtener la velocidad máxima de secado, haciendo lo posible a fin de acelerar la velocidad de transmisión de calor y de masa. Para lograrlo deben tenerse en cuenta los siguientes factores: - Temperatura: Al hacerse mayor la diferencia de temperatura entre el medio de calentamiento y el alimento, mayor será la velocidad de transmisión de calor. Se debe considerar, el que los alimentos son sensibles al calor por lo cual no es 59 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico conveniente elevar la temperatura del aire de secado, pues se altera el sabor, color y la textura de los alimentos. - Area: Por lo general, el alimento a deshidratar se subdivide en piezas pequeñas o en capas delgadas, con el fin de acelerar el secado, pues una mayor área proporciona una mayor superficie de contacto con el medio de calentamiento y una mayor superficie desde la cual pueda escapar la humedad. - Velocidad del aire: El aire en movimiento absorbe el vapor de agua de la superficie del alimento. Al aumentar la velocidad del aire se aumentan los coeficientes globales de transferencia de masa y calor, lo que disminuye el tiempo de secado de los alimentos. - Humedad del aire: Cuanto mas baja sea la humedad absoluta del aire, mayor será la velocidad del proceso de deshidratación, pues, el aire seco tiene mayor poder para absorber la humedad, que el que ya se encuentra húmedo. La humedad contenida en el aire, también determina hasta que punto se puede disminuir el contenido de humedad del alimento mediante la deshidratación. Cada producto, presenta su propia humedad relativa de equilibrio, esta es la humedad que contiene un producto a una temperatura determinada en la cual ni entrega ni gana humedad del medio 17 17 . HOLDS WORTH S.D. Conservación de frutas y hortalizas. Acribia, Zaragoza, 1980 60 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico En la figura 2 se presentan ejemplos de relaciones de equilibrio, estas curvas indican, en el equilibrio y para una temperatura determinada, la cantidad de agua retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que lo rodea. Figura 2 Curva teórica de la humedad de equilibrio a una temperatura determinada (MCCABE:W.L. operaciones básicas de ingeniería química. Mc. Graw Hill. 1991) 2.5.3 Cambios en la textura de los alimentos durante el secado 61 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Al someter los alimentos a un proceso de deshidratación, se presentan en ellos numerosos cambios químicos, que influyen en la calidad final de estos , en cuanto a color, sabor, textura, valor nutricional, etc. Uno de los temas que causa interés general, es la formación de pigmentos oscuros en los alimentos durante el procesamiento y el almacenamiento, pues además de involucrar el color y el aspecto del alimento, también involucra su sabor y valor nutritivo. Las reacciones que conducen al pardeamiento son extremadamente variadas y complejas . Algunas son catalizadas por enzimas e implican reacciones oxidativas en las que participan compuestos fenólicos y se les conoce como pardeamiento enzimático 18 . Existen otros tipos de pardeamientos que a veces tampoco son deseados: el no enzimático el cual se clasifica en reacción de maillard y caramelización de azucares. Otra consecuencia de la deshidratación es la pérdida en algún grado de la capacidad de rehidratarse. Las causas son físicas y químicas; entre las primeras 18 Braverman. J. B. S. Introducción a la Bioquímica de los Alimentos. Editorial el Manual Moderno, S.A. 1992 62 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería se pueden Fundamento Teórico nombrar las de encogimiento, distorsión capilar y celular; en las segundas, se encuentra el calor y el efecto de la concentración de solutos, que pueden desnaturalizar parcialmente las proteínas, que después no podrán reabsorber plenamente, ni ligar el agua. Por último, otro cambio químico relacionado con el secado es la pérdida parcial de los componente volátiles del sabor. Por lo tanto, si bien la elaboración de prácticamente todo los alimentos requiere una o varias etapas de secado, será necesario llegar a unas condiciones óptimas entre factores de secado, tiempos de exposición y temperaturas empleadas, de forma que se preserve la calidad final del producto. 2.5.4 Balances de materia 2.5.4.1 Balance de materia realizado en el producto Para determinar la cantidad de agua perdida por el producto en el proceso de deshidratación es necesario realizar un balance de materia, el cual relaciona la masa inicial del producto con la masa final del secado, para cada intervalo de tiempo así: 63 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Masa inicial de producto (m i) Masa final de producto (m f ) fi = Fracción de sólidos inicial ff = Fracción de sólidos final X i = Fracción de agua inicial B.h X f = Fracción de agua final B.h SECADOR Agua evaporada por intervalo de tiempo Diagrama 1. Balance de materia realizado en el producto Según la representación de la figura anterior, el agua evaporada para cada intervalo de tiempo esta definida como: mf m i * fi = f f (ec. 1) Agua evaporada por intervalo de tiempo = m1 - m2 64 (ec. 2) Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Agua total evaporada en el proceso de secado =Suma ( agua evaporada por intervalo) 2.5.4.2 (ec. 3) Balance de materia en el aire En todo proceso de deshidratación en el cual se utilice aire caliente como medio secante, el agua que pierde el producto es ganada por el aire y si esta relación no se cumple se considera que el proceso presenta pérdidas. Para calcular la cantidad de agua absorbida por el aire en un proceso de deshidratación es necesario conocer las características del aire a la entrada de la cámara de secado y a la salida de esta. Si se tiene la temperatura y la humedad relativa del aire en los dos puntos se pueden encontrar las otras características utilizando una carta Psicrométrica, la cual representa las propiedades del aire a una presión barométrica determinada. A continuación presentamos las ecuaciones para determinar el agua ganada por el aire en un proceso de deshidratación. • Flujo másico ( m aire seco) = A * Va * 65 ña ( ec. 4) Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Donde, m aire seco As : Flujo másico de aire seco : Area de entrada de aire a la cámara de secado (kg. a.s. /h) (m²) Vi : Velocidad del aire al entrar al intercambiador (m/h) ñ : Densidad del aire a la temperatura de operación (Kg. Diferencia de humedad (ÄH) = ( H aire a la salida - H aire a la entrada ) a.s./m³aire) ( ec. 5) Donde, H : Humedad absoluta del aire en un punto determinado del secador (Kg.de agua/Kg aire seco) El agua ganada por el aire en cada intervalo de tiempo en un proceso de secado esta definida como: • Agua ganada por el aire en cada intervalo de tiempo = (m aire seco) . (ÄH) . (t) (ec. 6) Donde t corresponde al intervalo de tiempo dado en horas. 66 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Por lo tanto, Agua total ganada por el aire = Ó( agua ganada en cada intervalo) 2.5.5 (ec. 7) Balance de energía En un proceso ideal, en el cual se presenta una transferencia de calor, la energía que pierde una de las partes es ganada por la otra; este principio en la realidad difícilmente se cumple debido a que en los proceso industriales existen factores externos, los cuales otorgan o quitan energía del sistema. 2.5.6 Adecuación del aire de secado Para aumentar la capacidad de absorción de agua por parte del aire, este es calentado mediante una resistencia térmica, generando en el fluido un aumento de temperatura y una disminución en su humedad relativa. Para un secador de bandejas, como el utilizado en este trabajo de grado, en el cual el aire es calentado mediante la utilización de un intercambiador de calor que 67 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico utiliza vapor como medio calefactor, el aire utilizado como medio secante estará definido por: • Calor total cedido por el vapor de agua al proceso(Q Ta) = m vapor . hfg . Xv (ec. 8) Donde, (Q Ta) m vapor hfg : Calor total cedido por el vapor de agua al proceso (KJ/h) : Flujo másico de vapor de agua requerido en el proceso (kg/h) : Calor latente de vaporización , a la temperatura del vapor de agua (KJ/Kg) Xv 2.5.7 : Calidad del vapor de agua (vapor saturado, Xv = 1 .0) (adimensional) Curvas de velocidad de secado La determinación de la velocidad de secado de un material, se realiza experimentalmente en intervalos de tiempo, colocando una muestra en una bandeja en el equipo utilizado. La velocidad de secado se divide en dos periodos fundamentales, los cuales se explican a continuación: - Curvas de velocidad de secado para condiciones de secado constante 68 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico 1. Conversión de los datos a curva de velocidad de secado. Los datos que se obtienen de un experimento de secado por lotes generalmente se expresan como peso total del sólido húmedo W (sólido seco más humedad) a diferentes tiempos de t horas en el periodo de secado. Estos valores pueden convertirse a datos de velocidad de secado con los siguientes procedimientos. Primero se recalculan los datos, si W es el peso del sólido húmedo en kg. totales de agua mas sólido seco y Ws es el peso del sólido seco en kg. x = W - Ws Kg totales de agua (kg agua ) Ws Kg de sólido seco (kg sólido seco) (ec. 9) Habiendo establecido las condiciones de secado constante, se determinan el contenido de humedad en equilibrio, X* (Kg de humedad en equilibrio / Kg de sólido seco). Con esto se procede a calcular el valor del contenido de humedad en base seca X en Kg de agua / Kg de sólido seco , para cada valor de xf . X= XL - X* (ec. 10) Usando los datos calculados con la ec. 9 se traza la gráfica del contenido de humedad en base seca (X) en función del tiempo (t) en minutos, tal como se muestra en la figura 3. Para obtener una curva de velocidad de secado a partir de esta gráfica, se miden las pendientes de las tangentes de la curva, lo cual 69 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico proporciona valores de dx /dt para ciertos valores de t. Se calculan entonces, la velocidad R para cada punto con la expresión R = - Ls d X A e dt (ec. 11) Donde R es la velocidad de secado en Kg de agua /min. m², Ls es Kg de sólido seco usado y Ae es el área superficial expuesta al secado en m². En la figura 4, se ve la curva de velocidad de secado. Otra forma de calcular la curva de velocidad de secado consiste en calcular primero la pérdida de peso ÄX para un tiempo Ät. R = - Ls ÄX A s Ät (ec. 12) 2. Gráfica de la curva de velocidad de secado . En la figura 4 se muestra la curva de velocidad de secado para condiciones de secado constante. Empezando con un tiempo cero, el contenido inicial de humedad libre corresponde al punto A. Al principio, el sólido suele estar a una temperatura inferior a la que tendrá al final, y la velocidad de evaporación ira en aumento. 70 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Al llegar al punto B, la temperatura de la superficie alcanza su valor de equilibrio19. Por otra parte, si el sólido esta bastante caliente al principio de la operación, la velocidad de secado puede iniciarse en el punto A´. Este periodo inicial de ajuste con estado inestable suele ser bastante corto y generalmente se ignora en el análisis de los tiempos de secado. El periodo de velocidad contante corresponde a la recta BC. En el punto C de ambas gráficas, la velocidad de secado comienza a disminuir , corresponde al periodo de velocidad decreciente . en le punto D, la velocidad de secado disminuye con más rapidez aún, hasta llegar al punto E, donde el contenido de humedad de equilibrio es X*, y X = X* - X* = 0. En el secado de algunos materiales , la región CD puede no existir o bien constituir la totalidad del periodo de velocidad decreciente. La velocidad para el período de secado constante corresponde a la pendiente de las rectas para el mismo, éste termina en el valor de la humedad crítica del producto Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía editorial continental, S.A. México 1993. pag. 454 19 71 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Figura 3. Curva típica de secado en condiciones constantes, humedad en base seca en función del tiempo(Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 453.) Figura 4. Curva de velocidad de secado, en función del contenido de humedad libre(Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 453.) 2.5.8 Secado durante el periodo de velocidad constante (Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 450-470). 72 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico El secado de diversos sólidos bajo diferentes condiciones constantes de secado casi siempre produce curvas de formas variables en el periodo de velocidad decreciente, pero por lo general siempre están presentes las dos zonas principales de la curva de velocidad de secado; el periodo de velocidad constante y el periodo de velocidad decreciente. Durante el primer periodo, la superficie del sólido esta en un principio muy mojada y sobre ella existe una película de agua continua fácilmente retirable. Esta capa de agua esta siempre sin combinar y actúa como si el sólido no estuviera presente. La velocidad de evaporación con las condiciones establecidas para el proceso, es independiente del sólido y es esencialmente igual a la velocidad que tendría una superficie liquida pura. sin embargo, las ondulaciones y hendiduras sobre la superficie del sólido ayudan a obtener una velocidad más alta que la que tendría una superficie completamente plana. Si el sólido es poroso, la mayor parte del agua que se evapora durante el periodo de velocidad constante proviene del interior del sólido. Este periodo continuará mientras el agua continúe llegando a la superficie con la misma rapidez con la que se evapora. La evaporación durante este periodo es similar a la que existe cuando se determina la temperatura de bulbo húmedo, y en ausencia de transferencia de 73 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico calor por radiación o conducción, la temperatura de la superficie equivale en forma aproximada, a la temperatura de bulbo húmedo. 2.5.9 Secado durante el periodo de velocidad decreciente(Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 450-470.) El punto C. En la figura 4 corresponde al punto critico de humedad en base seca Xc. En este punto no hay suficiente agua para mantener una película continua. La superficie ya no está totalmente mojada , y la porción mojada comienza a disminuir durante el periodo de velocidad decreciente, hasta que la superficie queda seca en su totalidad en el punto D. El segundo periodo de velocidad decreciente empieza en el punto D cuando la superficie esta seca en su totalidad. El plano de evaporación comienza a desplazarse con lentitud por debajo de la superficie. El calor para la evaporación se transfiere a través del sólido hasta la zona de evaporación. El agua vaporizada atraviesa el sólido para llegar hasta la corriente de aire. 74 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico En algunos casos no hay una discontinuidad definida en el punto D, y el cambio de condiciones de secado de una superficie con humedad parcial a una superficie completamente seca, es tan gradual que no se detecta un punto de inflexión. Es posible que la cantidad de humedad que se elimina durante el periodo de velocidad decreciente sea bastante pequeña, no obstante, el tiempo requerido puede ser bastante largo. 2.5.9.1 Movimiento de la humedad en los sólidos, en el secado durante el periodo de velocidad decreciente 1. Teoría de la difusión del líquido. De acuerdo con esta teoría, la difusión de la humedad líquida se verifica cuando existe una diferencia de concentraciones entre el interior del sólido y la superficie. Este método de transporte de humedad es el que casi siempre se presenta con sólidos no poroso, donde se forman soluciones de una sola fase con la humedad, tal como con una pasta, un jabón, una gelatina y una sustancia cohesiva. También es el caso del secado de las últimas porciones de humedad en arcillas, harinas, maderas, cueros, papel, almidones y textiles. En el secado de muchos materiales alimenticios, el movimiento del agua durante el periodo de velocidad decreciente se verifica por difusión. 75 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico La difusividad efectiva de la humedad De, generalmente disminuye al reducirse el contenido de esta, por lo que las difusividades suelen ser valores promedio en el intervalo de concentraciones considerado. Se dice entonces que los materiales que se secan de esta manera lo hacen por difusión, aunque los mecanismos reales pueden ser bastante complicados. Puesto que la velocidad de evaporación de la superficie es bastante rápida, pues se presenta una resistencia muy baja, en comparación con la velocidad de difusión a través del sólido en el periodo de velocidad decreciente, el contenido de humedad en superficie tiene un valor de equilibrio. Si el secado inicial de velocidad constante es considerable, es posible que no exista el primer periodo de velocidad decreciente con evaporación de la superficie no saturada. Si el secado a velocidad constante es bajo, el periodo de evaporación superficial no saturada suele presentarse en la región CD de la figura 3 y la curva controlada por la difusividad a la región DE. 2. Efecto de la contracción. Un factor que afecta con frecuencia a la velocidad de secado es la contracción del sólido al eliminarse la humedad. Los sólidos rígidos no se contraen de manera apreciable, pero los materiales coloidales y fibrosos, como vegetales y otros productos alimenticios, si se contraen. El efecto mas prominente es que puede desarrollarse una capa dura en la superficie del sólido que resulta impermeable al flujo de líquido o de vapor y 76 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico disminuye la velocidad de secado. En muchos alimentos, si el secado se desarrolla a temperaturas muy altas, se forman en la superficie una capa de celdillas contraidas que se adhieren unas a otras formando un sello. Esto representa una barrera a la migración de la humedad y se conoce con el nombre de endurecimiento superficial. Otro efecto de la contracción es la causa de que el material se deforme y cambie su estructura. Alguna veces para disminuir estos efectos del secado, resulta aconsejable secar con aire húmedo. Así se disminuye la velocidad de secado de tal manera que los efectos de la contracción evidenciados por deformación o endurecimiento de la superficie, se reduce notablemente20. 2.5.9.2 Cálculo de la velocidad de secado para el periodo de velocidad decreciente La difusividad efectiva de cada proceso para las diferentes temperaturas de secado se calculó a partir de las gráficas de velocidad de secado decreciente. Se aplicó para ello la solución de Crank a la ley de Fick21, ecuación integrada para láminas infinitas, por la geometría de las muestras, la cual converge rápidamente para tiempos cortos y por esto se utiliza solamente el primer término de las series de forma simplificada: 20 21 GEANkOPLIS, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias pag. 450 - 470 GONZALEZ, Gloria E. Valencia España 1999. 77 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico D * t 1 − Y t |PD , t ⟩ 0 = 2 e 2 l donde , 1 2 * π −1 2 +K x − x * 1 − Y = 1 − t x0 − x * (ec.13) Xt: La humedad en el tiempo t, en base seca (Kg agua/Kg sólido seco) X0: La humedad en el tiempo inicial, en base seca (Kg agua/Kg sólido seco) (Kg agua/Kg sólido seco) X* : Humedad en equilibrio, 0.1 22 De : Difusividad efectiva (m²/h) L : espesor, pues hay trasferencia de calor por una cara de la piña (m) K : el intercepto con el eje en la gráfica de 1-Y contra la raíz del tiempo. La velocidad de secado para este periodo, esta dada por23: 22 GONZALEZ, Gloria E. Valencia España 1999. 23 GEANKOPLIS, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía editorial continental, S.A. México 1993. P. 468 78 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico R = - 3.14162 * Ls * De * X 4 * l2 * A e (ec.14) Donde, X: Humedad en base seca en el tiempo t A e: Area expuesta al secado. Ls: Sólidos secos 2.6 TRANSMISION DE CALOR La transmisión de calor, es una operación que interviene en la elaboración de casi todos los alimentos, por consiguiente es imprescindible conocer los principios que gobiernan esta operación, con el fin de entender los procesos para la elaboración de los alimentos. Consiste en un proceso dinámico durante el cual se transmite calor desde una superficie a otra de menor temperatura. La velocidad a la que se transmite el calor depende del gradiente de temperatura entre las superficies y es mayor en cuanto el gradiente sea mayor. 79 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.6.1 Fundamento Teórico Transmisión de calor por conducción El calor se desplaza lentamente por propagación progresiva de la agitación molecular. Al considerar un medio sólido limitado por dos placas paralelas de superficie As y de espesor infinitesimal dx como el que se observa en la figura 5. Figura 5. Transmisión de calor por conducción (LEPTON, Bladimir, Problemas de Termotransferencia. MOSCU.1983) 80 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Un gradiente de temperatura dT entre las dos caras de la placa provocará una transferencia de calor desde la cara de mayor calor hacia la cara de menor calor. La velocidad de transporte de calor viene dada por la ley de Fourier Q cond = -k . A e. dT dx 24 . (ec. 15) Donde, Q cond : Calor transmitido por conducción k : Conductividad térmica de cada material (W) (w/m —C) Ae : Area de transferencia de calor (mª) T : Temperatura (—C) 24 R.L. EARLE: Ingeniería de los alimentos. Las operaciones básicas aplicadas a la tecnología de los alimentos. Editorial Acribia, Zaragoza 1989. 81 . Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería L Fundamento Teórico : Espesor del producto (m) Si integramos la ecuación 15 se obtiene: Q = k . A s. Ä T Äx 2.6.2 (ec. 16) Transmisión de calor por convección Corresponde a la transferencia de calor entre la superficie de un sólido y un fluido que lo rodea, el cual también puede ser un fluido agitado en el interior de un recipiente. Si el movimiento del fluido es provocado por un medio externo (ventilación, agitación, bombeo de un líquido), se habla de transferencia de calor por convección forzada; cuando el movimiento del fluido se realiza por una diferencia de densidades debido a una diferencia de temperatura, se habla de convección natural. El calor por convección se define de la siguiente forma: 82 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Q conv = hc . A s. ( T a - T s) (ec. 17) Donde, Q conv : Calor por convección (W) hc : Coeficiente de transferencia de calor por convección (W/m² .ºC) As : Area de transferencia de calor Ta :Temperatura del fluido calefactor (ºC) Ts : Temperatura de la superficie del sólido (ºC) (m²) Dependiendo de las características del fluido, existen valores aproximados para los coeficientes de calor hc h exterior para 25 aire inmóvil : : 5.815 (W/m² . °C) 25 R.L. EARLE: Ingeniería de los alimentos. Las operaciones básicas aplicadas a la tecnología de los alimentos. Editorial Acribia, Zaragoza 1989 83 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería h interior para Fundamento Teórico aire en movimiento : 17.45 (W/m² . °C) 2.6.3 Flujo de calor a través de paredes en serie Es frecuente encontrar que en la práctica de la conducción de calor, este pasa a través de varias paredes consecutivas de diferentes espesores y materiales, por lo cual se le considera a este un sistema de transferencia de calor mixto, pues presenta a la vez transferencia de calor por convección y por conducción. Una corriente térmica atraviesa cierto número de barreras en serie y la suma de dichas barreras constituye una resistencia global rG. Sea r una resistencia térmica dispuesta en serie con un cierto número de resistencias, y sea ÄTi la diferencia de temperatura (gradiente) existente entre los dos limites de dicha resistencia. Figura 6. 84 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Figura 6. Fundamento Teórico Flujo de calor a través de paredes en serie(LEPTON, Bladimir. Problemas de Termotransferencia. MOSCU. 1983) La expresión que define la resistencia total para un sistema que presenta transferencia de calor por conducción y convección es: rGlobal = hint 1 + Äx1 + Äx2 + Äx3 + 1 k1 k2 k3 hext (ec. 18) Donde, hc : Coeficiente de calor por convección Äx : Espesor de cada parte del sólido 85 (W/m² . °C) (m) Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería k Fundamento Teórico : Conductividad térmica propia de cada material (W/m . °C) Por lo tanto, la resistencia global equivalente al sistema de resistencias elementales en serie corresponde a la suma de dichas resistencias elementales y el inverso de la resistencia total, corresponde al coeficiente global de transferencia de calor, el cual se representa con la letra U y tiene unidades de (W/m² . °C) U Global = 1 rGlobal (ec. 19) Siendo el calor total Q total = U . A T . ÄT (ec. 20) Donde AT es el área total de intercambio de calor (m²) y ÄT es la diferencia de temperatura global del sistema ( ºC). 2.7 CALIDAD EN UN PRODUCTO DE ORIGEN AGROINDUSTRIAL 86 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Para establecer los factores que establecen la calidad en un producto agroindustrial se debe hablar de: - Apariencia, es decir forma y color señalada por el sentido de la visión. - Sabor, compuesto por el aroma y el gusto, el cual es indicado por el olfato y el gusto respectivamente. - La textura, es decir la consistencia , resistencia a la masticación, etc. apreciada por el tacto. También el sentido del oído tiene un papel importante en la evaluación de los alimentos, pues algunos deben ser crujientes como los snacks o papas fritas. Por consiguiente se puede determinar que los cinco sentidos están involucrados directa e indirectamente en el acto de degustar un alimento 26. Otras de las características de importancia a tener en cuenta en la calidad de un producto son: la salubridad, el valor nutricional, las propiedades funcionales, la estabilidad, el costo, su fácil consumo, la novedad o la tradición en cuanto a algunos hábitos sociológicos. 26 CAEZ DE AMAYA, Gabriela. Guía de Laboratorio Análisis Sensorial y Organoléptico. Universidad de la Sabana. 87 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico El secado directo por aire caliente después de un tratamiento osmótico imprime cualidades organolépticas al producto final, pues puede mejorar a causa de los ácidos removidos, durante el baño osmótico, siendo más blandos y dulces que el producto obtenido del secado tradicional de frutas. De acuerdo a resultados obtenidos en experimentaciones anteriores, la temperatura recomendada para deshidratación de Frutas Tropicales, es de 70 ºC y para tubérculos y raíces es de 60 ºC 27. 2.7.1 Análisis organoléptico La evaluación correcta de las propiedades organolépticas de los productos alimenticios, tiene gran importancia a nivel comercial. Las propiedades organolépticas comúnmente valoradas son: sabor, aroma, textura color, etc. La evaluación organoléptica, registra y describe sensaciones, confía en la experiencia personal de quien realiza la prueba y trabaja con test que no han sido científicamente diseñados. 27 Programa Multinacional de Biotecnología y Tecnología de Alimentos( P.M.B.T.A). Procesamiento y Conservación de Alimentos en América Latina y el Caribe. Organización de los Estados Americanos( O.E.A). Vol I. p 197. 1996. 88 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico Se realiza con personas que no han tenido ningún tipo de entrenamiento previo o a las cuales se les ha evaluado los órganos de los sentidos, es condicionalmente reproducible y su propósito de aplicación es básicamente la evaluación de la calidad y aceptación de un alimento al público 28. 2.7.2 Características de la textura Las propiedades de la textura se pueden agrupar en dos clases principales: - Las características mecánicas, son aquellas relacionadas con el comportamiento del alimento al proporcionarle fuerza. - Las características geométricas, son las propiedades relacionadas con el tamaño y forma de la partícula, también con la orientación de las partículas constituyentes de la estructura del alimento En un análisis texturométrico, se mide la fuerza que aplica un émbolo sobre la muestra hasta que esta se rompe, en realidad lo que se mide es la fracturabilidad de la muestra analizada. CAEZ DE AMAYA, Gabriela. Guía de Laboratorio Análisis Sensorial y Organoléptico. Universidad de la Sabana. 28 89 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 2.8 Fundamento Teórico OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO TIPO SNACK "Los productos tipo snack presentan generalmente valores de aù bajos. Se utilizan como pasabocas y para loncheras. Se caracterizan por ser de fácil consumo siendo su presentación generalmente en empaques pequeños de porciones personales, que conserven sus características organolépticas típicas (textura, humedad, sabor). Entre estos se encuentra toda la gama de productos extruídos de maíz u otros cereales, los cuales tienen una estructura porosa que los hace crujientes. También se encuentran los denominados “frutos secos” como el maní, los cacahuetes, las nueces, las almendras y muchos otros. Las frutas deshidratadas al sol o por aire caliente, como las uvas y ciruelas pasas, los orejones de albaricoque y otros también pertenecen a éste grupo. El desarrollo de productos tipo snack se está centrando en los últimos tiempos en la obtención de productos enriquecidos con vitaminas y minerales y con un alto contenido de fibra, y que además tengan un muy bajo contenido de sustancias químicas añadidas. Productos de este tipo obtenidos a partir de frutas y secadas al sol o por aire caliente presentan problemas de pardeamiento, encostramiento y dureza que en ocasiones no los hacen agradables al paladar durante la masticación"29. 29 GONZALEZ, Gloria E. Valencia España, 1999. 90 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Fundamento Teórico 3. MATERIALES Y METODOS 3.1 MATERIALES 3.1.1 Materias primas y Solución Osmótica Se utilizó piña de la variedad Cayena lisa, procedente de los cultivos de la finca Elixir, localizada en Buga La Grande, Valle del Cauca. Como agente osmótico se utilizó una solución de Sacarosa Comercial (refinada) marca Manuelita Extrafina de 65±1 grados Brix. 3.1.2 Equipos y materiales • Producto: Piña Cayena lisa (Ananas comosus), madurez 4-5 • Caldera Pirotubular vertical con capacidad de 20 BHP. • Equipo de deshidratación Osmótica. • Secador de Bandejas con flujo transversal de aire caliente y capacidad 20 Kg. • Balanza Analítica Digital, precisión 0.0001 gr. • Balanza Digital., METTLER con capacidad de 32 Kg, precisión de 0.1 gr. 91 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Materiales y Métodos • Termoanemómetro Digital, EXTECH 451112. • Termohigrómetro Digital, TESTO. • Tanque de recolección de condensados, con una capacidad máxima de 20 Litros. • Homogenizador de muestras. • Medidor de Actividad Acuosa, NOVASINA • Estufa para determinación de humedad y secado de materiales. • Cuchillos y tablas de corte. • Desecadores. • Cápsulas y crisoles de porcelana. • Varillas de vidrio. • Arena lavada. • Espátulas • Pinzas. • Cronómetros. • Servilletas de papel. • Cinta. • Alfileres de colores. • Vidrios de reloj. • Calibrador30. CAMARGO, Julio. GONZALEZ, Gerardo. Manual de Practicas de Laboratorio de Operaciones Unitarias. Universidad de La Sabana. Colombia. 1998, p. 6, 28-37. 30 92 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Materiales y Métodos 3.2 EQUIPO PARA LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA El equipo utilizado consta de las siguientes partes: Tanque de deshidratación, bomba de vacío, bomba de recirculación, intercambiador de calor, válvula de control. Las características de capacidad y dimensión del tanque son las siguientes: Tabla 8. Características de capacidad y dimensión del tanque de deshidratación CARACTERISTICA DESCRIPCION Masa de materia prima Máx. 4.5 Kg. Relación materia prima – jarabe 1 : 30 Masa de la solución Máx. 135 Kg. Densidad de la solución Máx. 1400 Kg./m3 Volumen de la solución Máx. 0.096 m3 3.3 SECADOR DE BANDEJAS El equipo utilizado para la deshidratación de la piña, posterior al tratamiento osmótico, consiste en un secador de bandejas con una capacidad de 20 Kg (ver figura 6). 93 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Materiales y Métodos Figura 7. Secador de Bandejas de Tiro Forzado CAMARGO, Julio. GONZALEZ, Gerardo. Manual de Practicas de Laboratorio de Operaciones Unitarias. Universidad de La Sabana. Colombia. 1998 1. Punto 1: Entrada de aire ambiente al intercambiador. 3 Punto 2: Entrada del aire caliente a la cámara de secado. 4 Punto 3: Salida del aire de la cámara de secado. 5 Intercambiador de calor. 6 Ventiladores. 7 Bandejas. 8 Control de recirculación. 9 Control de temperatura. 10 Línea de vapor proveniente de la caldera. 11 Recolección de condensados 94 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4. PROCEDIMIENTOS 4.1 DETERMINACION DE HUMEDAD: (Método de Estufa) Al realizar el procedimiento analítico de las muestras de la piña, se analizó el contenido de humedad de la fruta antes y después de cada proceso , tanto de la deshidratación osmótica, como del secado por aire caliente. El equipo utilizado para este fin corresponde a una horno de secado a presión atmosférica con control de intercambio de aire WTB BINDER. El contenido de humedad se realizó por medio de un análisis estándar por desecación para frutas, la medición del contenido de humedad se realizó de la siguiente manera: • Tarar la cápsula de porcelana con 5 g de arena lavada y el agitador pequeño. • Introducirlos en la estufa a 105 ºC durante una hora. • Bajar con pinzas al desecador por media hora. Los primeros 5 min. debe durar la tapa ligeramente abierta y luego si se tapa completamente hasta enfriar. • Pesar la cápsula de porcelana con su contenido (Po) utilizando las pinzas. • Pesar entre 5 y 10 g de piña picada sobre la cápsula (P1). • En la cápsula con arena y agitador de vidrio se macera el trozo de piña, con el fin de facilitar la evaporación del agua presente en la muestra. 95 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos • Pasar a la estufa a 100 ºC durante 15 horas. • Bajar con pinzas al desecador por media hora. Los primeros 5 min. debe durar la tapa ligeramente abierta y luego si se tapa completamente hasta enfriar. • Pesar nuevamente la cápsula (Pf1). • Se lleva al desecador por espacio de una hora mas y al cabo de este tiempo se vuelve a pesar (Pf2), con el fin de establecer si se ha llagado a peso constante y de esta forma garantizar la total extracción del agua en la piña. Se considera peso constante las dos primeras cifras decimales. Si esto no ocurre se deja la muestra por espacio de una hora en el desecador y se vuelve a pesar. • Se promedian los dos pesos finales obtenidos y este nuevo dato será (P2). • Calcular el porcentaje de humedad en base seca y base húmeda: %H BH = P2-P1/P0-P1 * 100 (ec. 21) %H BS = P1-P2/P2-P0 (ec. 22) Nota: La prueba se realizó por duplicado para mayor certeza. 96 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos DETERMINACION DE HUMEDAD POR EL METODO DE ESTUFA Tarar una cápsula de porcelana con 5 gr de arena lavada y un agitador de vidrio pequeño, e introducirla en la estufa a 105 ºC Llevar la cápsula a un desecador por media hora y pesar (Po) Pesar entre 5 y 10 gr de piña sobre la cápsula (p1) Macerar y mezclar la piña con la arena en la cápsula llevar a la estufa a 100 ºC, por 15 horas Bajar a un desecador por media hora y pesar (Pf1) Llevar nuevamente el cápsula a un desecador por espacio de media hora y pesar (Pf2) Si el peso es constante en sus dos ultimas cifras decimales promediarlos (P2) Calcular el porcentaje de humedad contenido en la muestra Diagrama 2. Determinación de humedad por el método de estufa 97 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.2 DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE SOLIDOS SOLUBLES TOTALES (º Brix) Para la determinación del porcentaje de sólidos solubles totales en la muestra y en el producto final, se debe realizar el siguiente procedimiento, por tratarse de sólidos y no de sustancias liquidas: • Tomar un octavo de la muestra (piña) a la cual se le va a determinar el porcentaje de sólidos totales y pesarla (m t) • Tomar una bolsa para homogenizador y pesarla (Pb) • Poner en la bolsa 10 ml de agua destilada y pesarlos (m a) • En la bolsa con agua destilada, poner el octavo de piña y llevarla al homogenizador hasta que se forme un jugo con el trozo de piña y el agua. • Determinar los grados Brix de la solución, teniendo en cuenta la temperatura dada por el refractómetro en el momento de hacer la medición. 98 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos • Corregir con la ayuda de las tablas existentes, la medición de los grados Brix hecha, para un temperatura de 20 ºC. (ºB • med) Calcular el porcentaje de sólidos totales existentes en la muestra por medio de la siguiente formula: %Brix = (º Bmed * magua + (mt * xagua )) 100 − x agua + mt * x agua (º Bmed * magua ( 100 − xagua ) + (m * x ) t agua (ec. 23) Donde, Xagua corresponde a la fracción de agua contenida en la muestra 99 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE SOLIDOS TOTALES Tomar el peso del octavo de muestra a analizar (mt) Tomar una bolsa para homogenizador y pesarla (Pb) Poner en la bolsa 10 ml de agua destilada y pesarlos (ma) Llevar el octavo de piña a la bolsa con el agua y ponerlos en el homogenizador hasta formar un jugo Determinar el porcentaje de sólidos totales de la solución, teniendo en cuenta la temperatura dada por el refractometro a la cual se hace la determinación Hacer la corrección de la temperatura a 20 ºC, utilizando las tablas existentes (ºB med) Calcular el porcentaje de sólidos totales existentes en la muestra Diagrama 3. Determinación de sólidos solubles totales (º Brix) 100 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.3 DETERMINACION DE LA ACTIVIDAD ACUOSA (a ùù) La actividad acuosa de las muestras fueron determinadas usando un Medidor de Actividad de agua marca NOVASINA. Para dicha determinación se siguieron los siguientes pasos: • Se debe encender el equipo media hora antes de iniciar la determinación y es necesario ajustar la temperatura del equipo con la temperatura ambiente de trabajo. • Colocar en las cápsulas para medición del equipo, un trozo de piña de tamaño adecuado de manera que el trozo no sobrepase la altura de la cápsula. Si el trozo de piña está muy húmedo se debe secar ligeramente la humedad superficial con papel absorbente. • Dejar el trozo de piña dentro de la cápsula tapada durante 20 min. • Destapar el muestreador, colocarlo en el equipo y tapar. • Determinar la lectura cuando aparezcan las ocho flechas encendidas por más de 1 min. y cuando se estabilice la lectura por más de 30 seg. 101 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos DETERMINACION DE ACTIVIDAD ACUOSA Enceder el equipo media hora antes de la medición Calibrar la temperatura de trabajo Poner un trozo de piña en la cápsula de determinación que no sobre pase la altura determinada, 20 minutos antes de la determinación Abrir la cápsula y ponerla dentro del equipo y tapar La determinación de la actividad acuosa abrá terminado, cuando aparezcan las ocho flechas indicadoras por más de 1 minuto y la lectura sea constante por mas de 30 seg. Diagrama 4. Determinación de la actividad acuosa (aù). 102 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.4 VARIACION DE VOLUMEN Con el fin de determinar si existe variación considerable en el volumen de las muestras analizadas, se les realizó un seguimiento a unas de ellas antes y después del tratamiento osmótico y del secado por aire caliente, a las pruebas finales del proyecto, la forma que se le dio al producto final fue de un trapecio. La variación del volumen se midió de la siguiente forma: A= ( L/2)*(B + b) (ec. 24) V=A*e (ec. 25) Donde, L : Altura del trapecio B : La base mas larga b : La base corta e : Espesor A : Area V : Volumen 103 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.5 METODO EXPERIMENTAL A continuación describimos, los pasos seguidos en la fase de adecuación de la materia prima para luego ser llevada a el tratamiento osmótico: 4.5.1 Materia prima. La materia prima se obtuvo de acuerdo a las existencias del mercado, realizando una selección de piñas variedad Cayena lisa por tamaño, entre 1600 y 2000 gr., además de su clasificación por su grado de madurez ( 50 y 75%). - Almacenamiento. La piña utilizada tanto para el proceso de Deshidratación Osmótica, como para el secado en el Secador de Bandeja, tuvo un período de almacenamiento entre 1 y 3 días, almacenándolas a temperatura ambiente. 4.5.2 Preparación del agente osmótico. La preparación del agente osmótico se lleva a cabo en la marmita ubicada en el laboratorio de operaciones unitarias. Se pesan 80 Kg de azúcar que se mezclan 104 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos con 43 Kg. de agua ozonizada para obtener una solución de 65±1 grados Brix. La porción de azúcar se agrega en cantidades de 10 Kg. estando el agua a temperaturas entre 40 y 45 ºC. Luego, se deja la solución 15 minutos en agitación para obtener una completa disolución del azúcar en el agua. El agente osmótico utilizado, en una concentración de 65º Brix, ha presentado resultados satisfactorios en investigaciones anteriores31, además la Sacarosa es un producto comercial de bajo costo y de fácil adquisición. La solución luego de ser preparada se deja 15 horas en reposo debido a que ésta se elabora un día antes de ser utilizada, para que su temperatura se iguale con la del ambiente. Antes de utilizar la solución se verifican los grados Brix de ésta, y en caso de encontrarse fuera de los límites (64 – 66 grados Brix) se realiza un ajuste. 31 J. D. Ponting. Op. Cit. Pág.56 105 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.5.3 Preparación de las muestras y diseño experimental. 4.5.3.1 Pruebas preliminares Consiste en pelar la piña y luego lavarla con agua ozonizada (Figura 8). De la parte central de la piña, áreas uno y dos (Ver Figura 9) se obtienen rodajas de aproximadamente 1 cm. de espesor, ya que esta es la medida óptima que se ha establecido en los anteriores estudios de Deshidratación Osmótica en frutas. De cada piña se obtienen de 5 a 6 rodajas. Las rodajas obtenidas se cortan manualmente con un sacabocados de acero inoxidable para retirarles el corazón y dimensionarlas uniformemente. Seguidamente, cada rodaja se corta en ocho pedazos, cuidando que queden prácticamente iguales en dimensiones (Ver Figura 10). Con la materia prima y las rodajas que sobran en el momento del corte, se realizan las mediciones iniciales de los tres parámetros a analizar: Contenido de humedad, actividad acuosa y sólidos solubles totales. 106 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos Figura 8. Piñas utilizadas en las pruebas Figura 9. Rodajas de piña de la parte central 107 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos Figura 10. Octavos de piña utilizadas en las pruebas preliminares 4.5.3.1.1 Deshidratación osmótica Después de haber determinado los parámetros de control en las muestras iniciales, se procede al proceso de deshidratación osmótica. Se marcan las bandejas a utilizar en el proceso, con hilo verde las muestras que tienen deshidratación osmótica con pulso de vacío por cinco minutos (D.O.V) y con hilo rojo las que no tienen pulso de vacío ( D.O). Se colocan en el deshidratador las bandejas que contiene las muestras a deshidratar con pulso de vacío (D.O.V), se llena el deshidratador con la solución 108 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos osmótica, se enciende la bomba de recirculación y luego la bomba de vacío, se espera hasta que se llegue al vacío utilizado (8.7 inHg), y se dejan en el por cinco minutos. La solución osmótica debe estar precalentada a 40 ºC y continuar en esta temperatura durante todo el proceso, siendo estas las variables óptimas de proceso32. A los cinco minutos de inicializado el proceso, se apaga la bomba de vacío y se saca la solución osmótica del deshidratador, posteriormente se introducen en el deshidratador las bandejas marcadas con hilo rojo, lo cual indica tratamiento sin pulso de vacío (D.O), se llena con la solución nuevamente el deshidratador y se enciende la bomba de recirculación, donde permanecerán por dos horas las muestras en deshidratación osmótica tanto con pulso de vacío como sin el. Se sacan las muestras del deshidratador, se lavan con agua ozonizada y se secan con toallas de papel cuidando no comprimirlas, con el fin de quitar el exceso de azúcar de la superficie de las muestras que impida un buen proceso de secado por aire caliente. Se miden la humedad de salida del proceso por el método de estufa, citado en el numeral 4.1 y la actividad acuosa por el procedimiento citado en el numeral 4.3. 32 Efecto de la temperatura, el tiempo de inmersión y la impregnación a vacío en la Deshidratación Osmótica de piña variedad Cayena lisa (Ananas comosus). Universidad de La Sabana. 1998 109 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos 4.5.3.1.2 Secado por aire caliente Antes de entrar al proceso de secado por aire caliente, se marcan las bandejas que contendrán las muestras a las cuales se les han aplicado los diferentes tratamientos. Se toman cuatro muestras al azar para cada pretratamiento , a las que se les hará un seguimiento de peso durante todo el proceso de secado y con las cuales se determinará la humedad final según el procedimiento citado en el numeral 4.1 y la actividad acuosa ( ver numeral 4.3). Tabla 9. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento y muestra. MUESTRA 1 2 PRETRATAMIENTO D.O Rojo-Blanco Rojo-Azul D.O.V Verde-Blanco Verde-Azul 3 4 Rojo-Rosado Verde-Rosado Rojo-Fucsia Verde-Fucsia Para la diferenciación de las muestras se emplearon alfileres con cabeza de color. 110 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos La temperatura de secado optima para frutas tropicales es de 70 ºC 33. Por lo cual las pruebas preliminares se realizaran a esta temperatura. 4.5.3.2 4.5.3.2.1 Pruebas finales y definitivas Deshidratación osmótica Se realizó el mismo procedimiento, efectuado para las pruebas preliminares, citado en numeral 4.5.3.1.1. 4.5.3.2.2 Secado por aire caliente Para las pruebas finales además de los pretratamientos utilizados en las pruebas preliminares, se realizaron pruebas con piña no osmodeshidratada, es decir piña "fresca". Ver tabla 12. En un rango 10 ºC por encima y por debajo de la temperatura optima (70 ºC), con el fin de evaluar la cinética de secado. Programa Multinacional de Biotecnología y Tecnología de Alimentos( P.M..B.T.A). Procesamiento y Conservación de Alimentos en América Latina y el Caribe. Organización de los Estados Americanos( O.E.A). Vol I. p 197. 1996. 33 111 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Procedimientos Tabla 10. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento y muestra para pruebas definitivas de proceso. MUESTRA PRETRATAMIENTO D.O D.O.V FRESCA 1 2 3 4 Rojo-Blanco Verde-Blanco Amarillo-Blanco Rojo-Azul Verde-Azul Amarillo-Azul Rojo-Rosado Verde-Rosado Amarillo-Rosado Rojo-Fucsia Verde-Fucsia Amarillo-Fucsia A las pruebas finales se les evaluó humedad final según el método citado en el numeral 4.1, actividad acuosa según el numeral 4.3 y grados Brix según el numeral 4.2. Además, se tomaron 4 muestras al azar por cada pretratamiento (incluido piña "fresca"), con el fin de determinar la variación de volumen durante el proceso, de acuerdo al procedimiento 4.4. 112 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5. PRESENTACION DE RESULTADOS El esquema seguido en el desarrollo de las pruebas, se observa en la tabla 11, presentada a continuación. Tabla 11. Esquema de desarrollo del estudio PRUEBAS VARIABLES Análisis de • Humedad algunos porcentual productos en base existentes en el húmeda. mercado • Actividad Acuosa OBSERVACIONES Se conocieron mas de cerca las características de un producto tipo snack. CONCLUSIONES La humedad se sitúo alrededor del 15%, la actividad acuosa entere 0.432 y 0.664, convirtiéndose estos en los valores a obtener en este desarrollo. final Se requiere muy incrementar el tiempo la de secado y evaluar los dos pretratamientos. Prueba • Pretratamien preliminar por to por tres horas de D.O.V. por 2 secado con h a 40 C, pretratamiento con pulso de con D.O.V. vacío. • Secado con aire caliente a 70 C por tres horas. Prueba • Pretratamien preliminar por to con D.O. y seis horas de D.O.V. por 2 secado con h a 40 C, pretratamientos con pulso de por D.O.V. y vacío La humedad alcanzada es superior a buscada. La humedad final Se requiere alcanzada es superior incrementar el tiempo a la buscada, siendo de secado. similar entre los dos pretratamientos. 113 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados D.O. (D.O.V.). • Secado con aire caliente a 70 C por tres horas. Pruebas Finales • Pretratamien to con D.O. y D.O.V. por 2 h a 40 C, con pulso de vacío (D.O.V.). • Secado con aire caliente a 60, 70 y 80 C por diez horas, a las piñas con pretratamient o y sin el (“Fresca”).. Pruebas Iguales a las de definitivas pruebas finales. de • Humedad final y aω, al cabo de 5 meses de almacenami ento. Reporte • Fracturabilid Texturométrico ad Pruebas Estabilidad La humedad final alcanzada es la buscada, para las temperaturas de 70 y 80 C. La humedad final se logro con la aplicación de estas variables y tiempos excepto para 60C. Es necesario realizar pruebas sin seguimiento de peso para observar la humedad final y actividad acuosa, a realizarse un proceso continuo y sin aperturas del equipo. Se obtiene una A causa de la humedad inferior a la eliminación de las alcanzada en aperturas para pruebas finales. seguimiento de peso, mejora la eficiencia del proceso, alcanzándose los valores buscados de humedad y aω, para las tres temperaturas de proceso. No hay variaciones Es un producto estable significativas en los por si mismo, es decir valores de Humedad independiente del final y aω, respecto a empaque a utilizar. los obtenidos anteriormente. Pruebas realizadas a El producto mas los tres cercano a un snack, pretratamientos a 60 es el de 70 ºC dadas y 70 ºC demuestran sus características. un comportamiento cohesivo, especialmente para la primer temperatura, 114 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Prueba Organoléptica 5.1 5.1.1 • Color, olor, Sabor, apariencia y palatabilidad realizada a la prueba de 70 ºC, para los tres pretratamient os en cuanto a la de 80 ºC, se cataloga como de elevada dureza. Diferencia marcada entre los obtenidos a partir de pretratamientos (D.O.V. y D.O.) respecto a la "Fresca" . Se aprecia una leve diferencia entre D.O. y D.O.V. a favor del ultimo. El producto de mayor aceptación es el de pretratamiento por D.O.V. PRUEBAS PRELIMINARES Análisis de algunos productos existentes en el mercado Se analizaron seis muestras de frutas deshidratadas existentes en el mercado, con características similares al producto deseado, con el fin de evaluar sus propiedades, tales como: porcentaje de humedad (%H), aspecto, sabor y actividad acuosa (aù). Al realizar el análisis de estos productos en los laboratorios de la Universidad de La Sabana, obtuvimos los siguientes resultados: (Ver Tabla 12) 115 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 12. Análisis de Productos existentes en el mercado PRODUCTO CIRUELA MANZANA MANGO (1) MANGO (2) COCO PAPAYA PIÑA (1) PIÑA (2) MARCA PRESENTACION HUMEDAD (g) EN B. H (%) AL’FRESCO 200 20 HDA. SANTA 20 13 HELENA HDA. SANTA 20 14 HELENA FRUTIKAS 50 15 MERCAL 150 13 FRUTIKAS 50 16 FRESHKITA 20 15 FRUTIKAS 50 15 aù 0.664 0.447 PAIS DE ORIGEN Colombia Colombia 0.463 Colombia 0.547 0.432 0.569 0.539 0.543 Tailandia Colombia Tailandia Colombia Tailandia La evaluación se realizó comparando las características anteriores, con el fin de determinar los parámetros comunes según los cuales se garantiza un producto estable en el mercado. Para la determinación de humedad se utilizo el método de "Determinación de Humedad por Estufa" citado en el numeral 4.1 . A los productos analizados se les evaluó aspecto y sabor, y los resultados obtenidos se observan en la tabla 13. 116 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 13. Aspecto y sabor de los productos tipo snack analizados. PRODUCTO CIRUELA ASPECTO SABOR Brillante y pegajosas debido a su Mas dulce de lo característico humedad MANZANA Sólido y resquebrajable. Insípido MANGO Sólido, fibroso Mas dulce de lo característico MANGO Glaseado, al ser consumido se Muy dulce en la superficie adhiere a los dientes. COCO Fibroso, seco. Sabor característico. PAPAYA Duro, glaseado. Desagradable PIÑA (1) Agradable, sólido, color mas Acido intenso de lo habitual PIÑA (2) Glaseado, pálidas Mas dulce de lo habitual De acuerdo a la análisis realizado a las diferentes frutas deshidratadas encontradas en el mercado, podemos observar que el contenido de humedad en base húmeda, de una fruta deshidratada, se encuentra entre 15 y 20%, situándose cerca al 15%. En cuanto a la actividad acuosa (aù), las frutas deshidratadas analizadas se sitúan en un intervalo de 0.432 a 0.664, donde de acuerdo a la Tabla 6 estos productos no presentaran alteraciones de origen microbiano. Teniendo en cuenta el anterior análisis, podemos concluir que en la Elaboración del Producto Tipo Snack, buscado en nuestro proyecto, debemos procurar obtener humedades alrededor del 15% (B.H.) y aù entre 0.432 y 0.664, con el fin de obtener un producto de similares características con un aspecto y sabor agradables. 117 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.1.2 Humedad de Materia Prima Mediante una serie de pruebas realizadas mediante el método de estufa citado en el numeral 4.1, se determinó la humedad promedio para la piña variedad Cayena lisa (Ananas comosus), en el grado de madurez trabajado (4-5). Ver Figura 1 Tabla 14. Humedad porcentual de Materia Prima. PRUEBA HUMEDAD (%) B.H. GRADO DE MADUREZ 1 76.52 4 2 82.96 4 3 80.66 4 4 85.34 5 5 86.43 5 6 83.21 5 7 79.23 4 8 82.47 5 PROMEDIO DE HUMEDAD (%) B.H. 5.1.3 82.1% Humedad a la salida de osmodeshidratación, con y sin impregnación a vacío. Se realizaron diversas muestras para determinar la humedad final en cada pretratamiento. 118 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 15. Humedad porcentual final en base húmeda , de pretratamientos a 40 ºC por 2 horas. 5.1.4 MUESTRA D.O. (%H B.H.) D.O.V (%H B.H.) 1 72.5 67.84 2 74.88 72.46 3 75.75 70.8 4 72.73 68.47 PROMEDIO 73.84 69.89 Prueba de secado por tres horas. De acuerdo a la Tabla 15, correspondiente a las humedades finales obtenidas en el producto, luego del proceso de deshidratación osmótica con y sin impregnación de vacío, se puede observar que la muestra que presenta la menor humedad final, corresponde a la muestra con impregnación de vacío (D.O.V.), pues se ha favorecido el mecanismo hidrodinámico; por lo tanto, esta se tomó como base para la experimentación inicial, pues se espera que la humedad final requerida se obtenga más rápidamente. 119 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 16. Datos obtenidos en la prueba de secado por tres horas. t (min) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 X (Kg agua/Kg 1.7572 1.5545 1.4774 1.4422 1.3672 1.3131 1.2682 1.2291 1.1853 1.1529 1.1222 1.0820 1.0403 s.s .) Se realizó una prueba de secado a una temperatura de 70 ºC, dada como óptima de acuerdo al Fundamento Teórico, en su numeral 2.6. Los datos arrojados en las diferentes pruebas se promediaron y los resultados obtenidos se pueden ver en la tabla 16. X (Kg agua/Kg s.s) 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0 1 2 t (h) 3 4 Gráfica 1. Humedad en base seca respecto al tiempo, para la prueba de 3 horas a 70 ºC con pretratamiento D.O.V. 120 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados La humedad final, determinada por el método de estufa citado en el numeral 4.1, como se muestra en la Tabla 17, no esta cerca a la humedad porcentual en base húmeda buscada (alrededor del 15%), pero nos sugiere que el tiempo de proceso de secado deberá incrementarse de manera circunstancial, para obtener la humedad buscada. Tabla 17. Humedad Final en base húmeda, obtenida luego de un proceso por 3 horas a 70 ºC con pretratamiento por D.O.V. Humedad Final B.H.(%) 5.1.5 51.19 Prueba de secado por seis horas. Al no ser concluyente la prueba realizada por tres horas, se opto por duplicar el tiempo y a una temperatura de 70 ºC, dada como optima de acuerdo al Fundamento Teórico en su numeral 2.6, con pretratamientos D.O. y D.O.V. En las tablas 18, 19, 20 y 21, se exponen los datos obtenidos en las pruebas a 70 ºC por seis horas con pretratamientos D.O. y D.O.V. 121 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 18. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas pretratamiento por D.O.(1) t (min) 15 30 45 60 75 90 105 120 150 180 210 240 270 300 330 360 X (Kg agua/Kg 1.1340 1.0441 0.9800 0.9174 0.8534 0.8051 0.7604 0.7197 0.6427 0.5728 0.5144 0.4617 0.4109 0.3649 0.3236 0.2858 s.s.) R 2 (Kg agua/min*m ) 10.9047 10.9047 10.9047 10.9047 10.9047 10.9047 10.9047 10.9047 6.2496 5.6958 4.6364 3.7682 2.4276 1.0472 0.3294 0.1094 Y 1.0043 0.8950 0.8038 0.7214 0.6420 0.5702 0.5056 0.4466 a 70 ºC con 0.5 1-Y De(m /min) 12.2474 13.4164 14.4914 15.4919 16.4317 17.3205 18.1659 18.9737 0.0000 0.1050 0.1962 0.2786 0.3580 0.4298 0.4944 0.5534 1.3657E-07 1.3946E-07 1.3960E-07 1.3917E-07 1.3924E-07 1.3865E-07 1.3749E-07 5.7381E-08 t Tabla 19. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 2 a 70 ºC con pretratamiento por D.O. (2) t (min) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 150 180 210 240 270 300 330 360 X (Kg agua/Kg 2.7815 2.5489 2.2868 2.1201 1.9655 1.8230 1.6709 1.5225 1.3942 1.1868 1.0110 0.8698 0.7163 0.5936 0.4743 0.3984 0.3262 s.s.) R 2 (Kg agua/min*m ) 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 10.4286 1.8130 1.5646 1.3328 1.1110 0.9130 0.7262 0.4252 0.3116 Y 0.2374 0.2022 0.1740 0.1433 0.1187 0.0949 0.0797 0.0652 122 0.5 1-Y De(m /min) 12.2474 13.4164 14.4914 15.4919 16.4317 17.3205 18.1659 18.9737 0.7626 0.7978 0.8260 0.8567 0.8813 0.9051 0.9203 0.9348 1.5378E-08 1.5577E-08 1.5423E-08 1.5612E-08 1.5480E-08 1.5411E-08 1.0491E-08 9.6166E-09 t 2 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 20. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. (3) t (min) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 150 180 210 240 270 300 330 360 X (Kg agua/Kg 1.7449 1.5685 1.4267 1.3126 1.2318 1.1815 1.0547 0.9843 0.9186 0.7930 0.6904 0.5893 0.5114 0.4453 0.3856 0.3465 0.2713 s.s.) R 2 (Kg agua/min*m ) 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 9.5797 6.5728 4.9356 3.5784 3.0734 2.0708 1.2942 0.4298 0.0530 Y 1.0038 0.8740 0.7459 0.6473 0.5637 0.4881 0.4386 0.3435 0.5 1-Y De(m /min) 12.2474 13.4164 14.4914 15.4919 16.4317 17.3205 18.1659 18.9737 -0.0038 0.1260 0.2541 0.3527 0.4363 0.5119 0.5614 0.6565 1.7294E-07 1.7851E-07 1.8517E-07 1.8553E-07 1.8374E-07 1.8147E-07 1.7492E-07 1.7863E-07 t Tabla 21. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 2 a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V (4) t (min) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 150 180 210 240 270 300 330 360 X (Kg agua/Kg 2.2432 2.0095 1.8930 1.7775 1.6775 1.5832 1.5041 1.4472 1.3449 1.2089 1.0629 0.9055 0.8265 0.7199 0.6396 0.5498 0.4808 s.s.) R 2 (Kg agua/min*m ) 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 9.3203 5.5926 4.2852 3.7064 3.2956 2.8536 2.0936 0.9138 0.3308 Y 0.9991 0.8784 0.7484 0.6831 0.5950 0.5286 0.4544 0.3973 123 0.5 1-Y De(m /min) 12.2474 13.4164 14.4914 15.4919 16.4317 17.3205 18.1659 18.9737 0.0000 0.1260 0.2516 0.3169 0.4050 0.4714 0.5456 0.6027 1.0921E-07 9.10082E-08 1.26909E-07 1.23839E-07 1.26411E-07 1.25512E-07 1.26662E-07 1.25361E-07 t 2 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Los datos arrojados por la prueba en cuanto a humedad en base seca, se graficaron en función del tiempo, con el fin de ajustarlos a una recta en su parte inicial, procurando obtener un coeficiente de correlación cercano a 1. El ajuste a una recta, se empleó para determinar el periodo de velocidad constante en el proceso de secado, siendo su finalización el tiempo y humedad critica del periodo constante (Ver gráfica 2). X D.O. (1) y = -0.0036x + 1.1408 2 R = 0.9916 y = -0.0099x + 2.5703 2 R = 0.999 X 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20 0 -0.40 D.O. (2) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 0 -1.00 -1.50 100 200 300 400 100 200 t (min) 2.50 1.00 1.50 0.50 1.00 0.00 -0.50 0 y = -0.0062x + 2.0722 2 R = 0.9908 2.00 X X D.O.V. (4) y = -0.0056x + 1.5796 2 R = 0.9916 1.50 400 t (min) D.O.V. (3) 2.00 300 0.50 100 200 300 400 0.00 -0.50 0 -1.00 t (min) 100 200 300 400 t (min) Gráfica 2. Ajuste de los datos de humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s. ) a una recta, con respecto al tiempo de proceso (min), durante 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para los casos 3 y 4 y D.O. para los casos 1 y 2. 124 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados La velocidad de secado para el periodo constante, se determinó mediante la ecuación (13), los datos de cinética de secado correspondiente a este periodo, se observan en la Tabla 22. Tabla 22. Valores de cinética de secado, para el periodo de velocidad constante en un proceso por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. y D.O. VALOR D.O. 1 2 3 4 120 0.72 9.9046 120 0.92 10.4286 120 1.39 95998 120 1.19 9.3202 PARAMETRO Tiempo Critico (min) Humedad Crítica B.S. (Kg agua/Kg s.s) Velocidad de secado (Kg agua/(min*m2) D.O.V. Para el periodo de velocidad decreciente se empleó la ecuación (14) para calcular la difusividad efectiva (De), en esta ecuación, el termino Y corresponde a la Fuerza Impulsora y al graficar 1-Y contra raíz del tiempo en horas, el intercepto con el eje 1-Y será el valor de K.(ver gráfica 3) 125 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados D . O . ( 1 ) D.O. (2) 0.95 0.60 0.50 y = 0.084x - 1.0257 R 2 = 0.9993 1-Y 1-Y 0.40 0.30 0.20 0.10 0.90 y = 0 . 0 2 8 1 x + 0 . 4 1 9 9 2 R = 0.9994 0.85 0.80 0.00 - 0 . 1 00 . 0 0 5.00 10.00 15.00 0.75 0.00 20.00 t^0,5 D.O. (3) y = 0.0958x - 1.1535 R 2 = 0.9932 0.60 0.20 0.00 - 0 . 2 00 . 0 0 20.00 0.80 1-Y 1-Y 0.40 15.00 D.O.V (3) 0.80 0.60 5.00 10.00 t^0,5 5.00 10.00 15.00 0.40 0.20 0.00 - 0 . 2 00 . 0 0 20.00 t^0,5 y = 0.0958x - 1.1535 R 2 = 0.9932 5.00 10.00 15.00 20.00 t^0,5 Gráfica 3. 1-Y contra la raíz del tiempo en horas, para el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 3. La velocidad en el periodo decreciente se calculó mediante la ecuación (14), para cada tiempo. La gráfica de velocidad de secado contra humedad en base seca, para un proceso por 6 horas a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. y D.O., se muestra a continuación. 126 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados D.O. (1) D.O.V. (3) 12.00 8.0 8.00 10.00 6.0 4.0 R R 12.0 10.0 6.00 4.00 2.0 0.0 0.00 2.00 0.20 0.40 0.60 X 0.80 1.00 0.00 0.00 1.20 0.50 8.00 6.00 R R 2.00 10.00 4.00 2.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.00 0.00 X Gráfica 4. Velocidad de secado (Kg (Kg 1.50 D.O.V. (4) D.O. (2) 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 1.00 X agua/Kg s.s), 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 X agua/min m2) contra humedad en base seca para un proceso por 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 2. La humedad final, determinada por el método de estufa citado en el numeral 4.1, se muestra en la Tabla 23 127 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 23. Humedad Final obtenida, luego de procesos por 6 horas a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. y D.O. D.O.V PRETRATAMIENTOS Humedad Final B.H. (%) 5.2 D.O. 1 2 3 4 30.2 34.88 27.43 26.8 Pruebas Finales Se realizaron una serie de pruebas 10 ºC por encima y por debajo de la temperatura utilizada en las pruebas preliminares (70 ºC), dada esta como óptima de acuerdo al fundamento teórico en su numeral 2.6 Estas tres temperaturas (60, 70 y 80 ºC), se evaluaron con el fin de determinar la cinética de secado presentada por la piña (Ananas comosus), variedad Cayena lisa, en cada uno de los pretratamientos y sin ellos (piña fresca), para así obtener un proceso óptimo en cuanto a factores cinéticos de secado. En las tablas 24, 25 y 26 se exponen los datos obtenidos en las pruebas a 60 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca” 128 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 24, Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con pretratamiento por D.O.V. t (min) D.O.V. 60 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 (min0.5) 1-Y s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.4572 8.9351 15 2.2106 8.9351 30 2.0443 8.9351 45 1.9243 8.9351 60 1.8045 8.9351 75 1.6816 8.9351 90 1.5854 8.9351 105 1.5020 8.9351 120 1.4209 1.0000 10.9545 0.0000 1.1024E-07 8.4556 180 1.0595 0.7461 13.4164 0.2539 1.2598E-07 8.1144 240 0.7850 0.5528 15.4919 0.4472 1.3153E-07 7.6950 300 0.6006 0.4229 17.3205 0.5771 1.2789E-07 7.1488 360 0.4150 0.2923 18.9737 0.7077 1.2743E-07 4.9224 420 0.2848 0.2006 20.4939 0.7994 1.2273E-07 0.8350 480 0.2026 0.1427 21.9089 0.8573 1.1519E-07 0.5188 540 0.1318 0.0928 23.2379 0.9072 1.0857E-07 0.3006 600 0.1009 0.0710 24.4949 0.9290 1.0019E-07 0.1070 129 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 25. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC sin pretratamiento (“Fresca”) t (min) FRESCA 60 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 3.8587 11.2219 15 3.5659 11.2219 30 3.3278 11.2219 45 3.1518 11.2219 60 2.9429 11.2219 75 2.7716 11.2219 90 2.5836 11.2219 105 2.5244 11.2219 120 2.3696 1.0000 10.9545 0.0000 7.8290E-08 10.5378 180 1.8318 0.7730 13.4164 0.2270 9.2061E-08 10.0518 240 1.4434 0.6091 15.4919 0.3909 9.5879E-08 8.9626 300 1.1876 0.5012 17.3205 0.4988 9.2766E-08 8.4270 360 0.8931 0.3769 18.9737 0.6231 9.4288E-08 7.8374 420 0.6659 0.2810 20.4939 0.7190 9.3035E-08 5.7660 480 0.5000 0.2110 21.9089 0.7890 8.9685E-08 0.9108 540 0.3225 0.1361 23.2379 0.8639 8.7990E-08 0.5220 600 0.2361 0.0996 24.4949 0.9004 8.2948E-08 0.3440 130 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 26. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con pretratamientos por D.O. t (min) D.O. 60 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.4572 9.0062 15 2.2106 9.0062 30 2.0443 9.0062 45 1.9243 9.0062 60 1.8045 9.0062 75 1.6816 9.0062 90 1.5854 9.0062 105 1.5020 9.0062 120 1.4209 0.9536 10.9545 0.0464 1.1713E-07 8.4736 180 1.0595 0.7111 13.4164 0.2889 1.2927E-07 8.1348 240 0.7850 0.5269 15.4919 0.4731 1.3254E-07 7.5290 300 0.6006 0.4031 17.3205 0.5969 1.2766E-07 7.1362 360 0.4150 0.2785 18.9737 0.7215 1.2621E-07 4.8750 420 0.2848 0.1911 20.4939 0.8089 1.2096E-07 0.7924 480 0.2026 0.1360 21.9089 0.8640 1.1322E-07 0.4934 540 0.1318 0.0885 23.2379 0.9115 1.0648E-07 0.2852 600 0.1009 0.0677 24.4949 0.9323 9.8168E-08 0.1966 En las tablas 27, 28 y 29, se exponen los datos obtenidos en las pruebas a 70 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca” 131 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 27. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con pretratamiento por D.O.V t (min) D.O.V. 70 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.2467 12.1190 15 2.0615 12.1190 30 1.9286 12.1190 45 1.8017 12.1190 60 1.6882 12.1190 75 1.5837 12.1190 90 1.5020 12.1190 105 1.4029 12.1190 120 1.3418 1.0014 10.9545 -0.0014 7.8115E-08 9.7054 180 1.0880 0.8120 13.4164 0.1880 8.4539E-08 8.5170 240 0.8312 0.6203 15.4919 0.3797 9.4013E-08 6.6360 300 0.6221 0.4642 17.3205 0.5358 9.8711E-08 6.6856 360 0.4723 0.3525 18.9737 0.6475 9.7910E-08 1.1432 420 0.3425 0.2556 20.4939 0.7444 9.6499E-08 0.7104 480 0.2457 0.1834 21.9089 0.8166 9.3139E-08 0.4460 540 0.1891 0.1411 23.2379 0.8589 8.7492E-08 0.3050 600 0.1561 0.1165 24.4949 0.8835 8.1263E-08 0.2266 132 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 28. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC sin pretratamiento (“Fresca”) t (min) FRESCA 70 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 4.2691 13.4158 15 3.9307 13.4158 30 3.7600 13.4158 45 3.5244 13.4158 60 3.3030 13.4158 75 3.0672 13.4158 90 2.9313 13.4158 105 2.7440 13.4158 120 2.6225 1.0000 10.9545 0.0000 1.8947E-07 12.3550 180 2.0001 0.7627 13.4164 0.2373 1.8818E-07 10.3294 240 1.4236 0.5429 15.4919 0.4571 1.9233E-07 10.0648 300 0.9850 0.3756 17.3205 0.6244 1.8926E-07 8.7130 360 0.5658 0.2158 18.9737 0.7842 1.8876E-07 7.8896 420 0.3392 0.1294 20.4939 0.8706 1.7717E-07 1.7006 480 0.1642 0.0626 21.9089 0.9374 1.6584E-07 0.7204 540 0.0983 0.0375 23.2379 0.9625 1.5112E-07 0.3832 600 0.0710 0.0271 24.4949 0.9729 1.3740E-07 0.2492 133 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 29. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con pretratamiento por D.O. t (min) D.O. 70 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.3234 10.0339 15 2.0910 10.0339 30 1.9330 10.0339 45 1.7984 10.0339 60 1.6462 10.0339 75 1.5122 10.0339 90 1.4259 10.0339 105 1.3187 10.0339 120 1.2514 1.0000 10.9545 0.0000 1.0269E-07 9.8988 180 0.9429 0.7534 13.4164 0.2466 1.1770E-07 8.2760 240 0.6663 0.5325 15.4919 0.4675 1.2983E-07 8.0104 300 0.4608 0.3682 17.3205 0.6318 1.3271E-07 5.6628 360 0.2963 0.2368 18.9737 0.7632 1.3195E-07 3.6204 420 0.1923 0.1537 20.4939 0.8463 1.2551E-07 0.5224 480 0.1280 0.1023 21.9089 0.8977 1.1682E-07 0.3044 540 0.0930 0.0743 23.2379 0.9257 1.0731E-07 0.1966 600 0.0728 0.0582 24.4949 0.9418 9.8396E-08 0.1386 En las tablas 30, 31 y 32, se exponen los datos obtenidos en las pruebas a 80 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca” 134 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 30. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con pretratamiento por D.O.V. t (min) D.O.V. 80 ºC X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.3394 11.6644 15 2.0168 11.6644 30 1.8836 11.6644 45 1.7630 11.6644 60 1.6493 11.6644 75 1.5217 11.6644 90 1.3941 11.6644 105 1.2661 11.6644 120 1.1381 11.6644 180 0.7965 11.6644 240 0.5366 0.9937 15.4919 0.0063 7.4194E-08 3.6108 300 0.2859 0.5295 17.3205 0.4705 1.3250E-07 3.4358 360 0.1966 0.3641 18.9737 0.6359 1.3758E-07 2.4532 420 0.1215 0.2249 20.4939 0.7751 1.3949E-07 1.5368 480 0.0703 0.1302 21.9089 0.8698 1.3582E-07 0.8658 540 0.0492 0.0912 23.2379 0.9088 3.2975E-08 0.1472 600 0.0244 0.0452 24.4949 0.9548 2.9677E-08 0.0658 135 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 31. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC sin pretratamiento (“Fresca”) t (min) FRESCA 80 C X (Kg agua/Kg Y t 0.5 1-Y (min0.5) s.s ) De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) 0 2.2694 13.2325 15 1.9755 13.2325 30 1.8307 13.2325 45 1.7533 13.2325 60 1.6552 13.2325 75 1.5292 13.2325 90 1.5077 13.2325 105 1.2834 13.2325 120 1.1636 13.2325 180 0.8074 13.2325 240 0.5170 0.9942 15.4919 0.0058 9.7237E-08 4.5596 300 0.2440 0.4692 17.3205 0.5308 2.0484E-08 0.4534 360 0.1548 0.2977 18.9737 0.7023 8.2084E-09 0.1152 420 0.0893 0.1717 20.4939 0.8283 3.2078E-09 0.0260 480 0.0421 0.0809 21.9089 0.9191 4.8619E-08 0.1854 540 0.0241 0.0463 23.2379 0.9537 4.3216E-08 0.0942 600 0.0056 0.0108 24.4949 0.9892 3.8895E-08 0.0198 136 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 32. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con pretratamiento por D.O t (min) D.O. 80 ºC X Y t 0.5 1-Y (min0.5) (Kg agua/Kg De R (m 2/min) (Kg agua /min*m 2 ) s.s ) 0 2.2694 10.9502 15 1.9755 10.9502 30 1.8307 10.9502 45 1.7533 10.9502 60 1.6552 10.9502 75 1.5292 10.9502 90 1.5077 10.9502 105 1.2834 10.9502 120 1.1636 10.9502 180 0.8074 10.9502 240 0.5170 0.9942 15.4919 0.0058 9.7237E-08 4.5596 300 0.2440 0.4692 17.3205 0.5308 1.7197E-07 2.1858 360 0.1548 0.2977 18.9737 0.7023 1.7524E-07 2.4606 420 0.0893 0.1717 20.4939 0.8283 1.7206E-07 1.3936 480 0.0421 0.0809 21.9089 0.9191 4.8619E-08 0.1854 540 0.0241 0.0463 23.2379 0.9537 4.3216E-08 0.0942 600 0.0056 0.0108 24.4949 0.9892 3.8895E-08 0.0198 Los datos arrojados por la prueba en cuanto a humedad en base seca, se graficaron en función del tiempo, con el fin de ajustarlos a una recta en su parte inicial, procurando obtener un coeficiente de correlación cercano a 1. El ajuste a 137 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados una recta, se empleó para determinar el periodo de velocidad constante en el proceso de secado, siendo su finalización el tiempo y humedad critica constante. 60 C D.O.V. 6.0 y = -0.0119x + 3.6944 y = -0.0071x + 2.2809 R2 = 0.9857 R2 = 0.9943 4.0 FRESCA X 2.0 D.O. y = -0.0073x + 2.2521 R2 = 0.995 0.0 -2.0 0 100 200 300 400 500 600 700 Lineal (FRESCA) Lineal (D.O.) Lineal (D.O.V.) -4.0 t (min) 70 C D.O.V. 6 y = -0.0093x + 2.2466 R2 = 0.9834 4 D.O. y = -0.0078x + 2.1874 R2 = 0.986 y = -0.0143x + 4.1901 R2 = 0.9918 FRESCA X 2 Lineal (D.O.) 0 -2 0 100 200 300 400 500 600 700 Lineal (D.O.V.) -4 Lineal (FRESCA) -6 t (min) 80 C 6.00 y = -0.0144x + 4.63 R2 = 0.992 X 4.00 y = -0.0071x + 2.1712 R2 = 0.9889 D.O.V. y = -0.0076x + 2.1981 R2 = 0.992 D.O. 2.00 FRESCA 0.00 Lineal (D.O.) Lineal (FRESCA) Lineal (D.O.V.) Lineal (D.O.V.) -2.00 0 100 200 300 400 -4.00 -6.00 t (min) 500 600 700 Gráfica 5. Ajuste de los datos de humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s) a rectas, con respecto al tiempo de proceso (min), en las tres diferentes temperaturas y con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. 138 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados FRESCA 60 C 1.2 1.0 y = 0.0691x - 0.692 2 R = 0.998 1-Y 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 5 10 15 t^0.5 20 25 30 20 25 30 20 25 30 1-Y D.O. 60 C 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 y = 0.077x - 0.7352 2 R = 0.9967 0 5 10 15 t^0.5 1-Y D.O.V. 60 C 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 y = 0.0808x - 0.8208 2 R = 0.9967 0 5 10 15 t^0.5 Gráfica 6. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 60 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. 139 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados FRESCA 70 C 1.5 y = 0.0981x - 1.0741 1-Y 1.0 R 2 = 0.9996 0.5 0.0 0 5 10 15 20 25 30 20 25 30 25.00 30.00 -0.5 t^0.5 D.O. 70 C 1.5 y = 0.0962x - 1.0435 2 R = 0.9974 1-Y 1.0 0.5 0.0 0 5 10 15 -0.5 t^0.5 D.O.V. 70 C 1.50 1-Y 1.00 0.50 0.00 0.00 -0.50 y = 0.085x - 0.9395 R2 = 0.9986 5.00 10.00 15.00 20.00 t^0.5 Gráfica 7. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 70 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. 140 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados FRESCA 80 C 1.5 y = 0.0939x - 1.0902 1 1-Y R 2 = 0.9959 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 T^0.5 D.O.V. 80 C 1.2 1 y = 0.0877x - 1.038 1-Y 0.8 R 2 = 0.9929 0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 25 30 t^0.5 D.O. 80 C 1.5 y = 0.0939x - 1.0902 1-Y 1 R 2 = 0.9959 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 t^0.5 Gráfica 8. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 80 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”. 141 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados La velocidad en el periodo decreciente se calculó mediante la ecuación 14, para cada tiempo. Las gráficas de velocidad de secado contra humedad en base seca, para un proceso por 10 horas a 60, 70 y 80 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”, se muestran a continuación. FRESCA 60 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 X D.O. 60 C R 10.0 5.0 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 X R D.O.V. 60 C 10.0 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 X Gráfica 9. Velocidad de secado (Kg agua/m 2*min) contra humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 60 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. 142 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados FRESCA 70 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 X 4.0 5.0 D.O. 70 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 1.0 2.0 X 3.0 D.O.V. 70 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 1.0 Gráfica 10. Velocidad de secado (Kg 2.0 X agua/m 3.0 2 *min) contra humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. 143 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados FRESCA 80 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 1.0 2.0 X 3.0 D.O. 80 C R 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.0 X 1.0 2.0 3.0 D.O.V. 80 C 15.0 R 10.0 5.0 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 X Gráfica 11. Velocidad de secado (Kg agua/m 2 * min) contra humedad en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a 80 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. 144 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados El ajuste a rectas para el periodo de velocidad constante, arroja el tiempo y humedad criticas, determinando estos la finalización de este periodo de secado (Ver tabla 33). Tabla 33. Valores de cinética de secado, para el periodo de velocidad constante en procesos por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. FRESCA TEMPERATURA (ºC) D.O. D.O.V XC tC XC tC XC tC (B.S.) (min) (B.S.) (min) (B.S.) (min) 60 2.52 105 1.42 105 1.50 105 70 2.60 120 1.08 120 1.26 120 80 1.95 180 0.81 180 0.80 180 La velocidad de secado para el periodo constante se determino mediante la ecuación 12, los datos de dicha velocidad se observan en la tabla 34. 145 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 34. Velocidad de secado en periodo constante (Kg de agua /m 2 min); en procesos por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. R (Kg de agua /m2 min) TEMPERATURA FRESCA D.O D.O.V 60 ºC 12.2218 9.0062 8.9350 70 ºC 13.4158 12.1188 10.0338 80 ºC 13.2324 11.6644 10.9702 Para el periodo de velocidad decreciente se empleo la ecuación 14, para calcular la difusividad efectiva (De) (ver tablas 23 a 31), en esta ecuación el termino Y corresponde a la fuerza impulsora, y al graficar 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, el intercepto con el eje 1-Y será el valor de K. (Ver gráficas 6, 7 y 8). La humedad final, determinada por el método de estufa citado en el numeral 4.1 se muestra en la Tabla 35. 146 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 35. Humedad porcentual final obtenida luego de procesos por 10 horas a 60, 70 y 80 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. HUMEDAD B.H. (%) TEMPERATURA (ºC) FRESCA D.O D.O.V 60 24.46 18.59 16.52 70 13.59 14.76 15.35 80 8.57 9.55 11.06 En las diferentes pruebas realizadas, se evalúo la variación porcentual de volumen durante el proceso de secado, arrojando los siguientes resultados mostrados en la tabla 36. Tabla 36. Variación porcentual de volumen en secado por 10 horas a 60, 70 y 80 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. TEMPERATURA ( ºC) 60 70 80 FRESCA 54.97 58.22 66.74 D.O. 44.46 41.1 52.82 D.O.V. 40.56 46.77 40.27 TRATAMIENTO 147 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.3 Pruebas Definitivas Se realizaron una serie de pruebas a las tres temperaturas y por el mismo periodo de tiempo (10 horas) evaluados en las pruebas finales, sin realizar un seguimiento de peso con el fin de obtener muestras para la realización de los análisis texturométrico, organoléptico, actividad acuosa (aù) y verificación de humedad final. Tabla 37. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a 60 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H aw TRATAMIENTO Inicial final Inicial Final FRESCA 80.66 21.83 .934 .418 D.O 75.75 17.12 .896 .431 D.O.V 70.80 14.63 .886 .446 148 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 38. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a 70 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H Actividad acuosa (%) TRATAMIENTO Inicial final Inicial Final FRESCA 82.96 10.99 .937 .385 D.O 74.88 11.26 .912 .421 D.O.V 72.46 13.84 .899 .431 Tabla 39. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a 80 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H Actividad acuosa (%) TRATAMIENTO Inicial Final Inicial Final FRESCA 76.52 6.71 .928 .418 D.O 72.5 8.99 .903 .431 D.O.V 67.84 10.89 .898 .446 149 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.4 Pruebas de estabilidad Después de cinco meses de haber sido deshidratada la piña mediante los pretratamientos y temperaturas antes mencionadas, se les realizo a las muestras correspondientes a las pruebas definitivas, una determinación de humedad y actividad acuosa, con el fin de comprobar la estabilidad de las mismas. Los datos arrojados por estas muestras se presentan a continuación: Tabla 40. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para las pruebas definitivas a 60 ºC, después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H (%) Actividad acuosa TRATAMIENTO Inicial final Variación Inicial Final FRESCA 21.83 21.94 0.09 .418 .42 D.O 17.12 17.19 0.07 .431 .433 D.O.V 14.63 14.71 0.08 .446 .4485 Inicial: Mediciones realizadas en el momento de elaborar el producto. Final: Mediciones realizadas cinco meses después de su elaboración. 150 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 41. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para las pruebas definitivas a 70 ºC, después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H (%) Actividad acuosa Inicial final Variación Inicial Final FRESCA 10.99 11.01 0.02 .385 .387 D.O 11.26 11.29 0.03 .421 .420 D.O.V 13.84 13.87 0.03 .431 .432 TRATAMIENTO Inicial: Mediciones realizadas en el momento de elaborar el producto. Final: Mediciones realizadas cinco meses después de su elaboración. Tabla 42. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aù) y humedad en base humedad, para las pruebas definitivas a 80 ºC, después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”. Humedad B. H (%) Actividad acuosa TRATAMIENTO Inicial Final Variación Inicial Final FRESCA 6.71 6.72 0.01 .418 .419 D.O 8.99 9.01 0.02 .431 .432 D.O.V 10.89 10.90 0.01 .446 .447 Inicial: Mediciones realizadas en el momento de elaborar el producto. Final: Mediciones realizadas cinco meses después de su elaboración. 151 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.5 Balances La siguiente tabla muestra los valores promedio de las condiciones del aire en los puntos 1, 2 y 3 del secador (Figura 7) Tabla 43. Condiciones del aire en los tres puntos principales del secador de bandejas 60 70 80 7.5 4.8 3 0.009 85 0.009 95 0.009 105 56 64 75 12 14 15 0.012 0.024 0.037 Entalpía (KJ/Kga.s.) Humedad Absoluta Humedad Relativa (%) Temperatura (° C) Entalpía (KJ/Kga.s.) 43 43 43 Humedad Absoluta 0.009 0.009 0.009 Humedad Relativa (%) Entalpía (KJ/Kga.s.) 55 55 55 Temperatura (° C) Humedad Absoluta 22 22 22 PUNTO 3 PUNTO 2 Humedad Relativa (%) 60 70 80 Temperatura (° C) Temperatura de proceso (° C) PUNTO 1 90 115 175 Humedad absoluta (Kg agua / Kg a.s.) Humedad Relativa (%) Velocidad de entrada del aire al secador (V s) 0.5 m/s Area de entrada del aire al secador (A s) 0.046 m 2 Velocidad de entrada del aire a la cámara de secado (V c) 1.6 m /s 152 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.5.1 Balance de materia 5.5.1.1 Balance de materia para el producto : Para el caso de la prueba realizada a 60 °C, y con una masa inicial de 5 Kg por tratamiento, se describe el balance a continuación (Tabla 44) : Tabla 44. Condiciones iniciales y finales del producto (piña) en los tres pretratamientos a 60 ºC PARAMETRO Humedad inicial B.H. (%) t=0 h Humedad final B.H. (%) t=10 h Diferencia (fracción de agua retirada del producto) Masa de agua evaporada (Kg) en 10 h. D.O.V. 71.88 16.52 55.36 D.O. 71.51 18.59 52.92 FRESCA 79.83 24.46 55.37 2.76 2.64 2.76 Para el caso de la prueba realizada a 70 °C, y con una masa inicial de 5 Kg por tratamiento, se describe el balance a continuación (Tabla 45) : Tabla 45. Condiciones iniciales y finales del producto (piña) en los tres pretratamientos a 70 ºC PARAMETRO Humedad inicial B.H. (%) t=0 h Humedad final B.H. (%) t=10 h Diferencia (fracción de agua retirada del producto) Masa de agua evaporada (Kg) en 10 h. 153 D.O.V. 69.78 15.35 54.43 D.O. 71.15 14.76 56.39 FRESCA 81.49 14.76 67.9 2.72 2.81 3.39 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Para el caso de la prueba realizada a 80 °C, y con una masa inicial de 5 Kg por tratamiento, se describe el balance a continuación (Tabla 46) : Tabla 46. Condiciones iniciales y finales del producto (piña) en los tres pretratamientos a 80 ºC PARAMETRO Humedad inicial B.H. (%) t=0 h Humedad final B.H. (%) t=10 h Diferencia (fracción de agua retirada del producto) Masa de agua evaporada (Kg) en 10 h. 5.5.1.2 D.O.V. 70.9 11.06 59.84 D.O. 70.3 9.55 60.75 FRESCA 83.78 8.57 75.21 2.992 3.0375 3.7605 Balance de Materia realizado al aire : Midiendo los valores de temperatura y humedad relativa en los puntos 1 y 3 del secador, se calculo así : Flujo másico (m aire seco ) = A s * Vi * ρ A s=0.046 m 2 Donde, Vi=0.5 m/s = 1800 m/h ρ=0.875 Kg a.s. / m 3 de aire, para una temperatura de 22 °C Flujo másico (m aire seco ) = (0.046 m 2) * (1800 m/h) * (0.875 Kg m aire seco = 72.45 Kg a.s./ h. 154 a.s./m 3 aire) Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Para el caso de la prueba de 60 ° C Humedad absoluta en el punto 1= 0.009 Kg agua/Kg a.s. Humedad absoluta en el punto 3= 0.012 Kg agua/Kg a.s. Diferencia de humedad absoluta entre puntos 1 y 3 = 0.003 Kg Agua ganada por el aire = (72.45 Kg a.s./ Agua ganada por el aire = 3.1735 Kg agua h) * (0.003 Kg agua/Kg a.s. agua/Kg a.s. ) * (10 h) Para el caso de la prueba de 70 ° C Humedad absoluta en el punto 1= 0.009 Kg agua/Kg a.s. Humedad absoluta en el punto 3= 0.024 Kg agua/Kg a.s. Diferencia de humedad absoluta entre puntos 1 y 3 = 0.015 Kg Agua ganada por el aire = (72.45 Kg Agua ganada por el aire = 10.86 Kg a.s./ h) * (0.015 Kg agua/Kg a.s. agua/Kg a.s. ) * (10 h) agua Para el caso de la prueba de 80 ° C Humedad absoluta en el punto 1= 0.009 Kg agua/Kg a.s. Humedad absoluta en el punto 3= 0.037 Kg agua/Kg a.s. Diferencia de humedad absoluta entre puntos 1 y 3 = 0.028 Kg Agua ganada por el aire = (72.45 Kg Agua ganada por el aire = 20.28 Kg a.s./ h) * (0.028 Kg agua 155 agua/Kg a.s. agua/Kg a.s. ) * (10 h) Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.5.2 Balance de Energía Al observar los valores de la entalpía del aire en los tres puntos del secador, se aprecia que el valor de la entalpía en los puntos (2) y (3) no es constante. En un proceso de secado adiabático, los valores de entalpía del aire a la entrada de la cámara de secado y a la salida de la misma deben ser iguales, produciéndose un aumento en la humedad absoluta del aire y una disminución en la temperatura de bulbo seco. Tal como se aprecia en la Figura 11. Figura 11. Comportamiento psicrométrico del proceso de secado realizado por los autores del estudio. 156 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.5.2.1 Determinación de las perdidas (Q perdidas) • Condiciones del aire en el interior y exterior del secador : Tabla 47. Temperaturas del aire interior y exterior. Temperatura Interior (°C) Temperatura exterior (°C) 60 22 70 22 • Calculo del área total del secador : Area Total de la zona de bandejas (A bandejas) Techo = 0.4896 m 2 Puerta = 0.8064 m 2 Pared posterior = 0.8064 m 2 Paredes laterales (2) = 1.456 m 2 Area Total de la zona de bandejas = 3.6 m 2 Area Total de la zona del intercambiador (A intercambiador) Techo = 0.4896 m 2 Pared frontal y posterior = 1.088 m 2 Paredes laterales = 1.04 m 2 Area total zona del intercambiador = 2.61 m 2 157 80 22 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Area total del secador (A total ) Area Total de la zona de bandejas = 3.6 m 2 Area total zona del intercambiador = 2.61 m 2 Area total del secador (A T)= 6.21 m 2 • Conformación del secador : Las paredes, puerta y techo están compuestas por una lamina de acero galvanizado, una capa de fibra de vidrio y otra lamina de acero galvanizado. Donde, Äx1 : Espesor de la lamina de acero 0.0032 m Äx2 : Espesor de la fibra de vidrio 0.051 k1 : Conductividad térmica del acero 52.34 W / m °C k2 : Conductividad térmica de la Fibra de Vidrio 0.05 W / m °C hexterior: Coeficiente de transferencia de calor por convección para aire inmóvil 5.815 W / m 2 °C hinterior : Coeficiente de transferencia de calor por convección para aire en 17.45 W / m 2 °C movimiento (1.6 m/s) 158 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados • Cálculo del coeficiente global de transferencia (U) rglobal = 1 hexterior. + ∆x1 ∆x2 ∆x1 1 + + + k1 k2 k1 hint erior Rglobal = 0.49 (m 2 °C/W) UGlobal = 1 R Total Siendo U el inverso de rglobal , se obtiene un valor de U Global= 2.01(W / m 2 °C ) Entonces el calor total perdido a través de las paredes (Q paredes Total )es igual a : Q paredes = U Global * A Total * ∆T Q paredes = (2.01 W / m 2 °C) * (6.21 m 2 ) * ((60-22) °C) Q paredes = 474.31 W Q paredes = 1707.51 KJ / h Q paredes Total = (1707.51 KJ / h) * (10 h) Q paredes Total = 17075.16 KJ Se realizó el mismo calculo para los otros dos procesos, obteniéndose los resultados que se exponen en la tabla 48. 159 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Tabla 48. Calor cedido al ambiente Calor de perdidas (KJ) 5.5.2.2 Temperatura (°° C) 60 70 17075.16 21569.06 80 26062.62 Calor ganado por el aire en el intercambiador (Q intercambiador): Se calculó para cada una de las temperaturas de trabajo Qintercambiador = ((h2 - h1) * m aire seco Para la prueba con temperatura de trabajo de 60 °C Qintercambiador = ((85 KJ / Kg a.s. - 43 KJ / Kg a.s ) * 72.45 Kg a.s./ h ) * (10 h) Qintercambiador = 30429 KJ Para la prueba con temperatura de trabajo de 70 °C Qintercambiador = ((95 KJ / Kg a.s. - 43 KJ / Kg a.s ) * 72.45 Kg a.s./ h ) * (10 h) Qintercambiador = 37674 KJ Para la prueba con temperatura de trabajo de 80 °C Qintercambiador = ((105 KJ / Kg a.s. - 43 KJ / Kg a.s ) * 72.45 Kg a.s./ h ) * (10 h) Qintercambiador = 44919 KJ 160 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 5.5.2.3 Calor total por conducción (Q conduccion): Q conduccion = ((h3 - h2 ) * m aire seco De acuerdo con los datos de la tabla 43, reemplazados en la anterior ecuacion, el calor de conducción correspondiente para cada una de las pruebas, se aprecia en la Tabla 49. Tabla 49. secado Calor de conducción para las diversas temperaturas del proceso de Temperatura (°° C) 60 70 80 3622.5 15090 50715 Calor de conducción (KJ)( Q Conduccion) 5.5.2.4 Cálculo del calor total suministrado por el vapor de agua (Q Ta) : El calor total suministrado por el vapor de agua al sistema esta formado por el que gana el aire en el intercambiador, el calor por conducción y las perdidas cedidas al ambiente. m vapor * hfg l * X = ((h2 -h1) * m aire seco ) + ((h3 - h2 ) * m aire seco ) + Q paredes 161 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados Ya conocidos los tres componentes para cada prueba, se puede hallar el valor, así : Q Ta =Q Perdidas +Q Intercambiador + Q Conducción Tabla 50. Calor total suministrado por el vapor de agua Calor de conducción (KJ) (Q Conducción) Calor cedido al ambiente (KJ)( Q Perdidas) Calor ganado en el intercambiador (KJ) (Q intercambiador) calor suministrado por el vapor de agua (KJ) (Q Ta) Temperatura (°° C) 60 70 80 3622.5 15090 50715 17075.16 21569.06 26062.62 30429 37674 44919 51126.66 74333.06 121696.62 Hallando la participación de cada uno de los calores, respecto al calor total suministrado por el vapor de agua, se observa en la tabla 51. Tabla 51. Participación de cada uno de los calores respecto al calor total suministrado por el vapor de agua. Calor de conducción (%) (Q Conducción) Calor cedido al ambiente (%)( Q Perdidas) Calor ganado en el intercambiador (%) (Q intercambiador) Calor suministrado por el vapor de agua (%) (Q Ta) 162 Temperatura (°° C) 60 70 80 7.08 % 20.3 % 41.67 % 33.39 % 28.61 % 21.41 % 59.53 % 51.08 % 36.91 % 100 % 100 % 100 % Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 6. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS PARA PRUEBAS EXPERIMENTALES 6.1 6.1.1 PRUEBAS PRELIMINARES Proceso de secado con aire caliente por tres horas De acuerdo a la Tabla 17, correspondiente a las humedades finales obtenidas en el producto, luego del proceso de deshidratación osmótica con y sin impregnación de vacío, se puede observar que la muestra que presenta la menor humedad final, corresponde a la muestra con impregnación de vacío pues se ha favorecido el mecanismo hidrodinámico; por lo tanto, esta se tomó como base para la experimentación inicial, pues se espera que la humedad final requerida se obtenga más rápidamente. Con relación a los resultados obtenidos de humedad final en el tiempo de proceso de secado con aire caliente, esta se encuentra muy por encima de la humedad buscada, de acuerdo a las pruebas preliminares del mercado citadas en el numeral 163 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 5.1.1, por lo que se observa que se requerirá de un tiempo mas largo de proceso para llegar a la humedad propuesta (ver gráfica 1). 6.1.2 Proceso de secado con aire caliente por seis horas Al no ser muy concluyente la realización de una prueba por un tiempo de secado de tres horas, se decidió duplicar este tiempo, aumentar el numero de ensayos y comparar los dos pretratamientos aplicados (D.O y D.O.V). Con el fin de ver la incidencia de estos en la ubicación de los puntos críticos tanto en humedad como en tiempo, y así mismo en la velocidad en periodo constante. De acuerdo a las experimentaciones realizadas, observamos que el movimiento del aire en el interior del secador es paralelo a la superficie de la piña y penetra a través de la malla de las bandejas, siguiendo la ley del mínimo esfuerzo. Contrario a lo especificado en las características de diseño de este secador, encontradas en el manual de Laboratorio de Operaciones Unitarias (Camargo 1998). Por lo tanto la transferencia de agua de la piña hacia el aire se realiza por una sola cara. 164 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Tabla 52. Coeficientes cinéticos y humedad final, logrados en las pruebas de seis horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. y D.O. Tratamiento Xc tc ( min) (Kgagua/Kg s Humedad Velocidad constante final en B.H (kg agua/ m² min) Seco ) D.O (1) 0.72 120 27.43% 5.4523 D.O (2) 1.02 120 26.80% 4.9825 D.O.V (3) 1.39 120 30.2% 4.7899 D.O.V (4) 1.34 120 34.88% 4.6601 Analizando los datos contenido en la Tabla 52, observamos que las humedades criticas en las pruebas con pretratamiento D.O son menores que en las de pretratamiento D.O.V(ver Diagrama 5), por lo cual es de esperarse que la velocidad en el periodo constante, sea mayor para el primer pretratamiento, como se muestra en el diagrama 6 165 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados X (Kg agua/Kg s.s.) 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 D.O (1) D.O (3) D.O.V.(2) D.O.V.(4) TRATAMIENTO Diagrama 5. Variación de la humedad critica en base seca (Kg agua / Kg s.s.) R (Kg agua/ min m2) para los pretratamientos, D.O. y D.O.V. para secado por 6 horas a 70ºC 5.6 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 D.O. (1) D.O. (3) D.O.V. (2) D.O.V. (4) TRATAMIENTOS Diagrama 6. Variación de la velocidad de secado (Kg agua/ min m 2) en el periodo de velocidad constante para los pretratamientos, D.O. y D.O.V. en secado por 6 horas a 70 ºC 166 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Al comparar las velocidades alcanzadas en el periodo constante para los dos pretratamientos empleados, podemos observar que existe una incidencia notable en el tipo de pretratamiento utilizado, pues el valor de las velocidades alcanzadas es similar en el mismo pretratamiento, pero muy diferente entre ellos; siendo este valor mayor en el pretratamiento D.O, por consiguiente la humedad final alcanzada es menor para este pretratamiento.(Ver Diagrama 7) Lo anterior contradice lo mencionado en el análisis de resultados para la prueba de secado de tres horas (numeral 6.1.1), en la cual se esperaba que la humedad final fuera mayor en D.O.V y por ende la velocidad en el periodo constante para este pretratamiento también lo fuera. Este comportamiento puede ser explicado, en el hecho que en el pretratamiento por D.O.V, la solución osmótica penetra mas y el azúcar que esta contiene captura las moléculas de agua; impidiendo que estas migren fácilmente al exterior por difusión. A pesar de haber duplicado el tiempo de proceso, la humedad final alcanzada no es aun la requerida (ver Tabla 52), conforme a la humedad determinada como objetivo en el numeral 5.1.1, de la presentación de resultados. 167 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería 40 35 30 humedo) HUMEDAD B.S. (Kg agua/Kg s. Análisis y Discusión de Resultados 25 20 15 10 5 0 D.O (1) D.O (3) D.O.V.(2) D.O.V.(4) TRATAMIENTO Diagrama 7. Humedades finales en base húmeda para los pretratamientos D.O. y D.O.V en secado por seis horas a 70 ºC. Debido a las razones antes mencionadas, se requerirá un aumento en el tiempo de secado. 6.2 PRUEBAS FINALES De acuerdo a la teoría, en un proceso de secado con aire caliente a mayor temperatura, la velocidad de proceso se acelera por el incremento de la Fuerza Impulsora dependiente del diferencial de aù. Este efecto se ve claramente en las pruebas sin pretratamiento (piña fresca) según el Diagrama 7. En el caso de las pruebas con pretratamiento D.O y D.O.V este fenómeno se da entre las muestras tratadas a 60 y 70 ºC (Ver Tabla 34). 168 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 8 R (kg agua/m2 min) 7 6 5 4 FRESCA 3 D.O. 2 1 D.O.V. 0 60 C 70 C 80 C TEMPERATURAS Diagrama 8. Velocidad de secado (kg agua/m 2 min)en el periodo constante para las pruebas finales. En las muestras de 80 ºC la velocidad de secado decrece debido al fenómeno de encostramiento que a esta temperatura afecta el sistema (Ver Tabla 34). El encostramiento se presenta debido a dos factores principalmente, uno es la concentración de azúcar en la superficie, la cual forma una costra que impide el paso del agua hacia el medio secante y el otro, el rápido deterioro de la estructura por una mayor pérdida de agua que hace que esta sufra mayores contracciones, causando la disminución de la velocidad de secado. Se aprecia además, que la humedad crítica a la que se llega en los procesos a 80ºC, disminuye con relación a la obtenida a 70 y 60ºC (Ver diagrama 8), y los tiempos a los cuales se llegan a estas (humedades), son menores a medida que se aumenta la temperatura del proceso (Ver Diagrama 10). Este hecho se explica si se tiene en cuenta que a 60ºC el paso del agua hacia la superficie no tiene grandes impedimentos y mayor cantidad de agua puede ser evaporada en los primeros momentos del secado. A 80ºC 169 la muestra que ya presenta Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados encostramiento retendría el agua en su interior por un tiempo mayor haciendo que el paso a la superficie se de lentamente; logrando el aumento de la fuerza impulsora con relación a las pruebas realizadas a 60 y 70ºC y haciendo que el mecanismo difusivo, que rige esta etapa del proceso, comience mas rápido respecto a 60 y 70 ºC, lo que se traduce en un valor menor de la humedad critica (tabla 33) X (Kg agua/Kg s. Seco) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 60 C 70 C (2) 80 C TEMPERATURAS FRESCA D.O. D.O.V Diagrama 9. Humedades criticas en base seca, presentadas en las pruebas finales. TIEMPO(min) 200 150 100 50 0 60 C FRESCA 70 C (2) D.O. 80 C D.O.V Diagrama 10. Tiempos Críticos (minutos), presentados en las pruebas finales. Las humedad finales obtenidas, luego del proceso por 10 horas con pretratamientos D.O., D.O.V. y “FRESCA”, se aprecian en la Tabla 35, en ella se 170 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados observa que los valores alcanzados a 70 y 80 ºC corresponden un valor inferior la humedad propuesta en el numeral 5.11, por lo cual a estas temperaturas y HUMEDAD % B.H. tiempos logramos el producto deseado. (Ver Diagrama 11.). 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 60 C FRESCA D,O, D.O.V. TRATAMIENTO 70 C (2) 80 C Diagrama 11. Humedades finales en base húmeda obtenidas en las pruebas finales En cuanto a la variación de volumen, en el diagrama 12, se observa claramente que la mayor perdida porcentual de volumen se da en la piña "fresca", causado por una mayor perdida porcentual de agua, lo cual lo sitúa como un parámetro no comparable respecto a los otros dos pretratamientos. 80 % VOL. 60 40 20 0 60 70 80 TEMP. (C) D.O. D.O.V. FRESCA Diagrama 12. Variación porcentual de volumen en secado por 10 horas a 60, 70 y 80 ºC, con pretratamiento D.O., D.O.V. y “FRESCA” 171 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Para 80 ºC la reducción de volumen para D.O.V es menor, a causa de la conservación de la estructura debido a la mayor penetración de la solución osmótica en esta. A esta temperatura se presenta una mayor desecación del azúcar, formando una costra en la superficie del producto, lo cual ocasiona una estructura mas rígida, que impide una reducción porcentual de volumen a causa de la deshidratación (ver Tabla 36). Para 60 y 70 ºC, la variación de volumen no es muy apreciable. 6.3 PRUEBAS DEFINITIVAS Para asemejar un proceso industrial, se realizaron las pruebas sin hacerles un seguimiento de peso, evitando así abrir el equipo y por ende aumentando la eficiencia de este, lo cual se ve reflejado en un descenso mayor en la humedad HUMEDAD B.H. final como se aprecia en la tabla 37 y los diagramas 13, 14 y 15. 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% FRESCA D.O. D.O.V TRATAMIENTO INICIAL FINAL Diagrama 13. Humedades porcentuales finales e iniciales en base húmeda de la prueba definitiva de 60 ºC 172 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados HUMEDAD B.H. 100% 80% 60% 40% 20% 0% FRESCA D.O. D.O.V TRATAMIENTO INICIAL FINAL Diagrama 14. Humedades porcentuales finales e iniciales en base húmeda de la prueba definitiva de 70 ºC. HUMEDAD B.H. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% INICIAL FINAL F R E S C A D . O . D.O.V T R A T A M I E N T O Diagrama 15. Humedades porcentuales finales e iniciales en base húmeda de la prueba definitiva de 80 ºC. Tabla 53. Humedad porcentual final en base húmeda, de las pruebas definitivas. Temp. de secado Pretratamientos D.O.V D.O Fresca 60 ºC 70 ºC 80 ºC 14.63% 17.12% 21.83% 13.84% 11.26% 10.99% 10.89% 8.99% 6.71% 173 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados HUMEDAD B.H.(%) FRESCA 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 FINAL IND. 60 C 70 C (2) 80 C TEMPERATURA Diagrama secado 16. Humedad porcentual final en base húmeda, en el proceso de para piña fresca, de las pruebas definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. HUMEDAD B.H.(%) D.O. 20.00 15.00 60 C 70 C (2) 10.00 80 C 5.00 0.00 FINAL Diagrama IND. 17. Humedad porcentual final en base húmeda, en el proceso de secado para D.O.V, de las pruebas definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. 174 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados HUMEDAD B.H.(%) D.O.V. 20.00 15.00 60 C 10.00 70 C (2) 80 C 5.00 0.00 FINAL DEFINITIVO Diagrama 18. Humedad final en base húmeda, en el proceso de secado para D.O., de las pruebas definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales. Así también para la actividad acuosa aù, según la tabla 54 y los diagramas 19, 20 y 21 Tabla 54. Actividad acuosa (aù), en pruebas definitivas. Temp. De secado Pretratamientos D.O.V D.O Fresca 60 ºC 70 ºC 80 ºC 0.446 0.431 0.418 0.431 0.421 0.385 0.402 0.397 0.377 175 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 1,000 AW 0,800 FRESCA 0,600 D.O. 0,400 D.O.V 0,200 0,000 INICIAL FINAL Diagrama 19 Actividad acuosa (aù) , en pruebas de definitivas a 60ºC, AW 1,000 0,800 FRESCA 0,600 D.O. 0,400 D.O.V 0,200 0,000 INICIAL FINAL Diagrama 20 Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 70ºC, 1,000 AW 0,800 FRESCA 0,600 D.O. 0,400 D.O.V 0,200 0,000 INICIAL FINAL Diagrama 21 Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 80 ºC, 176 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Como se observa en la tabla 53 y diagramas 16, 17 y 18, la humedad porcentual final en base húmeda es menor para las pruebas definitivas a pesar de realizarse por el mismo tiempo de proceso que las pruebas finales. Esto se debe principalmente al lograrse mantener una temperatura mas estable en el proceso, al eliminar las aperturas del equipo, ya que no se le realizo seguimiento de peso. Las muestras obtenidas para 70 ºC, se pueden observar en el Anexo B. 6.4 PRUEBAS DE ESTABILIDAD Los productos obtenidos a partir de las pruebas definitivas, fueron sometidos al cabo de cinco mese posteriores a su elaboración a pruebas de humedad porcentual en base humedad y actividad acuosa. Los resultados arrojados por esas pruebas, dejan ver que el producto obtenido en las tres temperaturas analizadas y con la aplicación de los diferentes pretratamientos, es bastante estable. (Ver tablas 40, 41 y 42). 6.5 ANALISIS DEL PRODUCTO OBTENIDO 6.5.1 Estudio de Textura Un producto tipo Snack posee como característica principal la textura. Por esta razón además de los resultados de un análisis organoléptico, se reportan en primer lugar los resultados obtenidos al aplicar un test de fracturabilidad en un 177 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Texturómetro TA-XT2 sobre las muestras obtenidas después de cada proceso. Las gráficas reportadas corresponden a una curva tipo para una de las muestras y se reportan los estadígrafos realizados para un número de 5 muestras en cada caso. Se estudiaron muestras obtenidas a las diferentes temperaturas a un tiempo constante de 10 horas. Cada una de ellas llegó a valores diferentes de humedad los cuales se reportan en la tabla 55 en base seca. Tabla 55. Humedad y velocidad al final del secado por aire caliente Proceso Fresca 60°C D.O. 60°C D.O.V. 60°C Fresca 70°C D.O. 70°C D.O.V. 70°C Fresca 80°C D.O. 80°C D.O.V. 80°C Xf (Kg agua/Kg s. Seco) 0.2361 0.1009 0.1009 0.0710 0.0728 0.1561 0.0241 0.0056 0.0244 R (kg agua/m 2 min) 6.2218 9.062 8.935 13.4158 12.1188 10.03138 13.2324 11.6644 10.9502 Los valores de humedades son valores promedio para las muestras pero se observó que estos no eran uniformes en toda la muestra. Esta es la razón por la que la Fuerza máxima en todas las determinaciones de textura presenta una desviación tan alta, para cada una de las temperaturas. Los productos obtenidos a 60 y 70°C son similares en cuanto a su firmeza y su comportamiento cohesivo. Las muestras trabajadas a 80°C, son más duras y aunque presentan algunos picos que podrían indicar un producto crujiente siguen siendo cohesivas en su comportamiento general. La muestras más blandas son las obtenidas con tratamiento previo de D.O.V en todos los casos. 178 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados En las siguientes tablas se presenta la comparación entre tratamientos a una misma temperatura. Tabla 56. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en muestras sin pretratamiento Media SD 60°C Fuerza máx. gf 484.3 366.8 440.7 455.4 480.1 445.46 47.48 Dist. F max. Mm 10.028 6.883 8.97 9.313 7.637 8.5662 1.28 70°C 80°C Fuerza Dist. F Fuerza Dist. F máx. max. máx max. gf Mm gf mm 1222.3 4.75 2564.3 8.06 735.9 10.005 2641.8 6.875 764 10.4002 2567.6 9.167 1207.5 4.62 3122.2 7.952 2170.1 4.573 3372.8 8.45 1219.96 6.86964 2853.74 8.1008 579.90 3.05 371.50 0.83 Tabla 57. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en muestras pretratadas D.O. Media SD 60°C Fuerza máx. gf 663 538.8 574.6 560.1 465.2 560.34 71.16 Dist. F max. Mm 10.028 9.618 9.962 8.913 9.998 9.7038 0.42 70°C Fuerza máx. Gf 555.8 476.3 530.4 495.6 631.6 537.94 60.70 179 Dist. F max. Mm 9.988 10 9.993 10.002 9.358 9.8682 0.25 80°C Fmáx gf Dist. F max. mm 3827 7.267 3960.1 6.898 3702.1 7.477 3629.5 7.258 3888.7 6.532 3801.48 7.0864 134.97 0.37 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Tabla 58. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en muestras pretratadas D.O.V 60°C Fuerza máx. gf 406.9 317.5 310.2 383 300.1 Media 343.54 SD 48.08 Dist. F max. Mm 9.995 9.945 9.575 9.797 10.023 9.867 0.18 70°C Fuerza máx. Gf 409 279 300.9 291.9 291.8 314.52 53.39 80°C Fmáx gf Dist. F Dist. F max. max. Mm mm 9.993 3579.6 7.265 9.803 3081.3 8.297 10.005 3002.6 8.507 10.005 2405.9 9.825 9.34 2370.3 7.43 9.8292 2887.94 8.2648 0.29 507.26 1.02 Se observa que el grado de dureza es dependiente de los valores de humedad de los productos obtenidos. Las muestras previamente deshidratadas osmóticamente debido a la presencia de azúcares evita el endurecimiento de las muestras dejándolas más blandas que las muestras sin tratamiento previo. Las muestras con D.O.V son las más húmedas y las más blandas en cada temperatura. Se podría explicar este fenómeno por una mayor penetración de solución, una mayor concentración de sólidos solubles en gran parte de la estructura (no en toda porque a tiempos tan cortos no se ha llegado al equilibrio), y unas mayores fuerzas de retención de agua debido igualmente a la alta presencia de solutos. 180 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Las muestras correspondientes al secado a una temperatura de 80°C muestran una dureza muy alta, superior en todos los casos a los tratamientos correspondientes a las otras temperaturas. Se atribuye este al fenómeno de encostramiento sufrido por la desecación de azúcares en la superficie de las muestras. Este fenómeno se presenta en mayor medida en las muestras frescas que además por la alta pérdida de agua, sufre un colapsamiento de su estructura y en un menor grado en las muestras D.O.V. que por el tratamiento previo de impregnación mantiene mejor su estructura. Al presentar las muestras de 80°C unas humedades muy por debajo de los valores de la humedad crítica, estos son productos estables de elevada dureza, lo cual no garantiza la aceptación del público. Las muestras tratadas a 60°C después de 10 horas de secado son muy blandas, muestran el comportamiento de un producto cohesivo y no fracturable. La distancia promedio para la presentación de un primer pico de fractura está presentándose hacia el final del ensayo. Más conveniente parece trabajar a 70°C dadas las características presentadas por las muestras secadas a las otras dos temperaturas. 181 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 5.6.2. Análisis organoléptico De acuerdo a los resultados anteriores de textura y a las observaciones iniciales realizadas sobre los productos obtenidos se definió que las muestras trabajadas a 70°C podían ser consideradas como el producto tipo snack que se deseaba obtener. Por lo tanto a estas pruebas se les realizó una prueba organoléptica, mediante una encuesta realizada a 30 personas, de las cuales 15 fueron hombres y 15 mujeres y de diferentes edades. Para medir la aceptación del publico se definió la siguiente escala. Gusta mucho 5 Gusta Ni gusta ni disgusta Disgusta No gusta 4 3 2 1 El formato evaluado (ver anexo C) arrojo los resultados que se muestran a continuación, con su respectivo tratamiento estadístico, mediante la prueba F, para varianzas de dos muestras, empleando un valor de ∝ de 0.05; obteniéndose diferencias significativas cuando el valor de F es menor que Fcrítico. Tabla 59. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a color. COLOR 182 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados INDIVIDUO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 D.O.V. 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 D.O. 5 5 5 5 4 5 5 5 4 5 5 5 5 5 4 4 3 5 3 5 4 4 4 5 4 4 4 3 4 4 FRESCA 3 3 3 2 3 3 2 2 2 3 2 3 2 2 2 3 3 3 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 Tabla 60. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. en cuanto a color. 183 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras COLOR D.O.V. D.O. Media 4.533333 4.4 Varianza 0.395402 0.455172 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.868687 P(F<=f) una cola 0.353594 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 61. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y FRESCA. en cuanto a color. Prueba F para varianzas de dos muestras COLOR D.O.V. FRESCA Media 4.533333 2.366667 Varianza 0.395402 0.24023 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 1.645933 P(F<=f) una cola 0.092836 Valor crítico para F 1.860812 (una cola) Tabla 62. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a color. 184 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras COLOR FRESCA D.O. Media 2.366667 4.4 Varianza 0.24023 0.455172 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.527778 P(F<=f) una cola 0.045329 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 63. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a color. COLOR D.O.V. D.O. FRESCA Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Suma Cuenta 4.533333 0.114805 5 5 0.62881 0.395402 0.11343 -1.02498 2 3 5 136 30 4.4 0.123176 4.5 5 0.674665 0.455172 -0.51675 -0.69298 2 3 5 132 30 2.366667 0.089486 2 2 0.490133 0.24023 -1.78401 0.582933 1 2 3 71 30 De acuerdo a lo observado en la Tabla 60, no existe una diferencia significativa entre D.O. y D.O.V. en cuanto al color, ya que F>FCRITICO,, visto esto mismo en la 185 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados moda de estos dos pretratamientos, ya que es la misma y su suma es muy cercana una a la otra ( Tabla 63). De acuerdo a esto no existe una diferencia apreciable en cuanto al color entre estos dos pretratamientos. Al analizar la tabla 61, se observa que F< FCRITICO, lo cual indica una diferencia significativa entre estos dos pretratamientos, observándose lo mismo en su apreciable diferencia en la moda y la suma (Tabla 63). Para la comparación D.O. y FRESCA, se observa una diferencia significativa según la tabla 62, así como en la Tabla 63 donde la moda y la suma son muy superiores en D.O. respecto a FRESCA. Tabla 64. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a olor. 186 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados INDIVIDUO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 OLOR D.O.V. 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 D.O. 5 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 4 4 5 3 4 4 4 4 4 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 FRESCA 4 4 4 3 4 3 4 3 4 4 3 4 4 4 4 4 4 3 4 3 4 3 4 4 3 4 3 4 2 4 Tabla 65. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. en cuanto a olor. 187 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras OLOR D.O.V. D.O. Media 4.833333 4.133333 Varianza 0.143678 0.188506 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.762195 P(F<=f) una cola 0.234593 Valor crítico para F (una 0.537399 cola) Tabla 66. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y FRESCA. en cuanto a olor. Prueba F para varianzas de dos muestras OLOR D.O.V. FRESCA Media 4.833333 3.633333 Varianza 0.143678 0.309195 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.464684 P(F<=f) una cola 0.021596 Valor crítico para F (una 0.537399 cola) Tabla 67. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a olor. 188 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras OLOR D.O. FRESCA Media 4.133333 3.633333 Varianza 0.188506 0.309195 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.609665 P(F<=f) una cola 0.094358 Valor crítico para F (una 0.537399 cola) Tabla 68. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a olor OLOR D.O.V. D.O. FRESCA Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Suma Cuenta 4.833333 0.069205 5 5 0.379049 0.143678 1.657143 -1.88442 1 4 5 145 30 4.133333 0.079269 4 4 0.434172 0.188506 2.008583 0.786469 2 3 5 124 30 3.633333 0.101521 4 4 0.556053 0.309195 0.623481 -1.2158 2 2 4 109 30 De acuerdo a lo observado en la Tabla 65, no existe una diferencia significativa entre D.O. y D.O.V. en cuanto a olor, ya que F>FCRITICO,, pero notándose un favorecimiento de la moda y la suma para el pretratamiento D.O.V. ( Tabla 68). 189 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados De acuerdo a esto existe una diferencia en cuanto al olor entre estos dos pretratamientos a favor de D.O.V. Al analizar la tabla 66, se observa que F< FCRITICO, lo cual indica una diferencia significativa entre estos dos pretratamientos (D.O.V. y FRESCA), observándose lo mismo en su diferencia en la moda y la suma de la una respecto a la otra(Tabla 68), considerándose superior el pretratamiento D.O.V. respecto a FRESCA en cuanto a su olor, ya que el azúcar ayuda a retener los aromas característicos de la piña de acuerdo a lo anotado en el fundamento teórico. Para la comparación D.O. y FRESCA, se observa que no existe una diferencia significativa según la tabla 67, así como en la Tabla 68 donde la moda es igual a para los dos, pero la suma es superior en D.O. respecto a FRESCA. Tabla 69. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a sabor 190 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados SABOR INDIVIDUO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 D.O.V. 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 2 D.O. 4 5 4 5 4 3 4 5 4 5 4 5 4 5 4 4 5 3 4 4 5 4 4 5 2 2 4 3 4 5 FRESCA 2 1 2 1 1 2 1 1 3 2 1 3 2 1 3 1 3 1 2 1 3 3 2 1 3 2 1 1 1 1 Tabla 70. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. en cuanto a sabor. 191 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras SABOR D.O.V. D.O. Media 4.266667 4.1 Varianza 0.685057 0.713793 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.959742 P(F<=f) una cola 0.456329 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 71. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y FRESCA. en cuanto a sabor. Prueba F para varianzas de dos muestras SABOR D.O.V. FRESCA Media 4.266667 1.733333 Varianza 0.685057 0.685057 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 1 P(F<=f) una cola 0.5 Valor crítico para F 1.860812 (una cola) Tabla 72. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a sabor. 192 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras SABOR D.O. FRESCA Media 4.1 1.733333 Varianza 0.713793 0.685057 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 1.041946 P(F<=f) una cola 0.456329 Valor crítico para F 1.860812 (una cola) Tabla 73. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a sabor SABOR D.O.V. D.O. FRESCA Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Suma Cuenta 4.266667 0.151113 4 5 0.827682 0.685057 4.1 0.15425 4 4 0.844863 0.713793 1.733333 0.151113 1.5 1 0.827682 0.685057 0.350354 -0.94234 0.813121 -0.93367 -1.31278 0.55139 3 2 5 128 30 3 2 5 123 30 2 1 3 52 30 De acuerdo a lo observado en la Tabla 70, no existe una diferencia significativa entre D.O. y D.O.V. en cuanto a sabor, ya que F>FCRITICO,, pero notándose un 193 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados favorecimiento de la moda, acuerdo a esto para el pretratamiento D.O.V. ( Tabla 73). De existe una diferencia en cuanto al sabor entre estos dos pretratamientos a favor de D.O.V. Al analizar la tabla 71, se observa que F< FCRITICO, lo cual indica una diferencia significativa entre estos dos pretratamientos (D.O.V. y FRESCA), observándose lo mismo en su elevada diferencia en la moda y la suma de la una respecto a la otra(Tabla 73), considerándose superior el pretratamiento D.O.V. respecto a FRESCA en cuanto a su sabor, ya que el azúcar ayuda a retener los compuestos característicos de la piña. Para la comparación D.O. y FRESCA, se observa que existe una diferencia significativa (F>FCRITICO) según la tabla 72, así como en la Tabla 73 donde la moda y la suma es mayor para D.O. Tabla 74. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad. 194 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados INDIVIDUO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 PALATABILIDAD D.O.V. D.O. 5 5 5 4 5 4 5 4 5 5 5 4 5 4 5 5 5 4 5 2 5 5 5 4 5 4 5 4 5 5 5 5 5 4 5 4 5 4 5 5 4 2 4 5 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 4 4 2 2 2 4 FRESCA 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 3 2 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 3 2 Tabla 75. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. en cuanto a palatabilidad. 195 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras PALATABILIDAD D.O.V. D.O. Media 4.533333 4.1 Varianza 0.671264 0.713793 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.940419 P(F<=f) una cola 0.434876 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 76. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y FRESCA. en cuanto a palatabilidad. Prueba F para varianzas de dos muestras PALATABILIDAD D.O.V. FRESCA Media 4.533333 1.8 Varianza 0.671264 0.303448 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 2.212121 P(F<=f) una cola 0.018184 Valor crítico para F 1.860812 (una cola) Tabla 77. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a palatabilidad. 196 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras PALATABILIDAD D.O. FRESCA Media 4.1 1.8 Varianza 0.713793 0.303448 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 2.352273 P(F<=f) una cola 0.012216 Valor crítico para F 1.860812 (una cola) Tabla 78. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad. PALATABILIDAD D.O.V. D.O. FRESCA Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Suma Cuenta 4.533333 0.149584 5 5 0.819307 4.1 0.15425 4 4 0.844863 1.8 0.100573 2 2 0.550861 0.671264 0.713793 0.303448 4.567813 -2.12938 2.012016 -1.30125 0.097485 -0.10609 3 2 5 136 30 3 2 5 123 30 2 1 3 54 30 De acuerdo a lo observado en la Tabla 75, no existe una diferencia significativa entre D.O. y D.O.V. en cuanto a palatabilidad, ya que F>FCRITICO,, pero notándose 197 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados un favorecimiento de la moda y la suma, para el pretratamiento D.O.V. ( Tabla 78). De acuerdo a esto existe una diferencia en cuanto a la palatabilidad entre estos dos pretratamientos a favor de D.O.V. Al analizar la tabla 76, se observa que F> FCRITICO, lo cual indica que no hay una diferencia significativa entre estos dos pretratamientos (D.O.V. y FRESCA), observándose lo contrario en su elevada diferencia en la moda y la suma de la una respecto a la otra(Tabla 78), considerándose superior el pretratamiento D.O.V. respecto a FRESCA en cuanto a su palatabilidad. Para la comparación D.O. y FRESCA, se observa que existe una diferencia significativa (F<FCRITICO) según la tabla 77, así como en la Tabla 78 donde la moda y la suma es mayor para D.O. Tabla 79. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia 198 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados INDIVIDUO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 APARIENCIA D.O.V. D.O. 5 4 5 4 5 4 5 4 5 3 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 5 5 4 5 3 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 5 5 4 5 4 5 3 5 4 5 4 5 4 5 4 4 4 4 4 4 4 4 5 FRESCA 3 1 2 1 2 5 2 1 2 2 5 2 3 2 1 2 2 1 2 1 3 1 2 1 2 2 5 1 2 2 Tabla 80. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. en cuanto a apariencia. 199 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras APARIENCIA D.O.V. D.O. Media 4.866667 4 Varianza 0.11954 0.206897 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.577778 P(F<=f) una cola 0.072775 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 81. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y FRESCA. en cuanto a apariencia. Prueba F para varianzas de dos muestras APARIENCIA D.O.V. FRESCA Media 4.866667 2.1 Varianza 0.11954 1.334483 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.089578 P(F<=f) una cola 2.48E-09 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 82. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y D.O. en cuanto a apariencia. 200 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados Prueba F para varianzas de dos muestras APARIENCIA D.O. FRESCA Media 4 2.1 Varianza 0.206897 1.334483 Observaciones 30 30 Grados de libertad 29 29 F 0.155039 P(F<=f) una cola 1.47E-06 Valor crítico para F 0.537399 (una cola) Tabla 83. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia. APARIENCIA D.O.V. D.O. FRESCA Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Suma Cuenta 4.866667 0.063124 5 5 0.345746 0.11954 3.385989 -2.27252 4 0.083045 4 4 0.454859 0.206897 2.608466 0 2.1 0.210909 2 2 1.155198 1.334483 2.077666 1.518487 1 4 5 146 30 2 3 5 120 30 4 1 5 63 30 De acuerdo a lo observado en la Tabla 80, no existe una diferencia significativa entre D.O. y D.O.V. en cuanto a apariencia, ya que F>FCRITICO,, pero notándose un 201 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados favorecimiento de la moda y la suma, para el pretratamiento D.O.V. ( Tabla 83). De acuerdo a esto existe una diferencia en cuanto a apariencia entre estos dos pretratamientos a favor de D.O.V. Al analizar la tabla 81, se observa que F< FCRITICO, lo cual indica que hay una diferencia significativa entre estos dos pretratamientos (D.O.V. y FRESCA), observándose lo mismo en su elevada diferencia en la moda y la suma de la una respecto a la otra(Tabla 83), considerándose superior el pretratamiento D.O.V. respecto a FRESCA en cuanto a su apariencia. Para la comparación D.O. y FRESCA, se observa que existe una diferencia significativa (F<FCRITICO) según la tabla 82, así como en la Tabla 83 donde la moda y la suma es mayor para D.O. En resumen, se observa una notable diferencia en las piñas pretratadas (D.O.V. y D.O.) respecto a la piña "FRESCA", en cuanto a sabor, color, olor, palatabilidad y apariencia, sin embargo para el caso de las muestras pretratadas, no existe una diferencia marcada entre las dos, aun así se percibe una superioridad de la piña pretratada por D.O.V. respecto a la D.O., en cuanto a palatabilidad y sabor. 202 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados 6.5.3 Comparación del producto obtenido con un producto tipo "Snack" Tabla 84. Comparación del producto obtenido con un producto tipo snack existente en el mercado. PRODUCTO PAIS DE ORIGEN PIÑA (1) PRESENTACION HUMEDAD aù (g) EN B. H (%) FRESHKITA 20 15 0.539 PIÑA (2) FRUTIKAS 50 15 0.543 Tailandia D.O.V - 13.84 0.431 Pruebas PIÑA MARCA Colombia Al comparar las características de porcentaje de humedad en base humedad y actividad acuosa, entre las muestras obtenidas para el proceso de secado a 70 ºC utilizando pretratamiento por deshidratación osmótica con pulso de vacío, el cual consideramos como producto final; podemos observar que este se encuentra en un porcentaje de humedad alrededor del 14% en base humedad cercano a el presentado por las muestras del mercado analizadas, y además presenta una actividad acuosa por debajo de las obtenidas en las muestras del mercado. En cuanto a las características físicas y de sabor, las muestras analizadas del mercado presentaban un color mas intenso de lo habitual, eran glaseadas y el sabor variaba entre el ácido o por el contrario supremamente dulce. En cuanto a 203 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Análisis y Discusión de Resultados estas características, el producto tipo Snack obtenido a través de la experimentación, presenta un sabor y color agradable al público y en general en una muy buena apariencia. 204 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Desventajas del Proceso Propuesto 7. DESVENTAJAS DEL PROCESO PROPUESTO. A primera vista se aprecia que un tiempo total de proceso cercano a 14 horas es muy extenso, por lo tanto este deberá procurar disminuirse al aumentar la eficiencia de los procesos y equipos. La utilización de un pulso de vacío de 8 Torr, durante cinco minutos, hacen de este un proceso que requerirá un control estricto en esta parte incrementando así su complejidad. Para este estudio, se analizo el comportamiento del tercio central de la piña Ananas cosmosus, variedad Cayena Lisa, en octavos de rodaja, lo que le da a proceso un bajo rendimiento en cuanto a materia prima y con la necesidad de una utilización de subproductos. 205 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Conclusiones CONCLUSIONES Con el desarrollo de este proyecto se realizó la Propuesta para la Elaboración de un Producto Tipo Snack a partir de Piña (Ananas comosus), variedad Cayena lisa, empleando pretratamientos por Deshidratación Osmótica, con y sin impregnación a vacío, y con la ausencia total de estos (“Fresca”); para su posterior secado mediante aire caliente a diversas temperaturas. El procedimiento general para la obtención del producto deseado, consiste en la osmodeshidratación con impregnación a vacío a 40 C. de piña en octavos de rodaja durante dos horas, para su posterior secado con aire caliente a 70 C por un periodo de 10 horas, en el equipo empleado para la realización de este estudio. Conforme a los resultados reportados por el análisis organoléptico realizado al producto obtenido mediante secado por airea caliente a 70 C con los pretratamientos mencionados; las muestras deshidratadas osmóticamente presentan mejores propiedades organolépticas ya que retienen más las características de, sabor, aroma, color, palatabilidad y apariencia. se puede concluir que se percibe una superioridad de la piña pretratada por D.O.V. respecto 206 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Conclusiones a la D.O., en cuanto a palatabilidad y sabor, características percibidas por los posibles consumidores. De acuerdo al análisis texturométrico reportado, las pruebas que presentan mejores características en cuanto a fracturabilidad, son las realizadas en el proceso de secado a 70 ºC; pues las muestras secadas a 60 ºC son excesivamente blandas y cohesivas , contrario a las de 80 ºC catalogadas como duras. Con la experimentación surgida a través de estas pruebas, se logró determinar cuales son las características óptimas de secado para la obtención del producto deseado, considerándose este, el pretratamiento D.O.V. secado con aire caliente a 70 C, alcanzando la humedad y aù deseadas y garantizando las características de un producto tipo snack y su estabilidad. 207 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Recomendaciones RECOMENDACIONES De acuerdo a la experiencia obtenida en la ejecución de este proyecto, recomendamos para la realización de posteriores estudios, la adaptación de una balanza analítica en interior del equipo empleado para el proceso de secado, con el fin evitar las sucesivas aperturas del mismo durante el seguimiento de peso aumentando su eficiencia. Así mismo la instalación de un sistema automático de control de temperatura que garantice la estabilidad de esta. Para la mejor conservación de las características del producto, se recomienda un estudio posterior en cuanto a materiales de empaque y al mismo tiempo un estudio de condiciones de almacenamiento. El tiempo de secado deberá ser mas corto para facilitar su aplicabilidad industrial, ya que diez horas de proceso de secado mas dos de pretratamiento y dos de adecuación, se convierten en tiempos muy extensos para la aplicabilidad industrial del proceso, por lo tanto será necesario contar con un equipo de secado con una mayor eficiencia y eficacia. 208 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Recomendaciones Es aconsejable procurar manejar las condiciones del aire ambiental, para que tenga una menor temperatura y por lo tanto menor humedad relativa, y logre arrastrar mas humedad con el al pasar sobre el producto a la temperatura de proceso. Si no es posible disminuir la temperatura de entrada del aire, se aconseja tomarlo de un ambiente exterior al de el sitio de proceso, donde no se acumule calor a causa del medio calefactor. En cuanto a condiciones de diseño del equipo, este deberá funcionar a una mayor velocidad de inducción de aire, aumentando así el caudal de este sobre el producto, mejorando su eficiencia y disminuyendo el tiempo de proceso. Así mismo las bandejas de producto deberán contar un tamaño mayor de malla para facilitar el libre paso del aire a través de esta. Con el fin de disminuir los costos por parte del medio calefactor, el aire pueda recircularse luego sobrepasar el periodo de velocidad de secado constante, es decir cerca de los 120 minutos de proceso, que es cuando retira menor cantidad de agua por unidad de tiempo y por lo tanto su humedad relativa será menor. 209 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Referencias Bibliográficas REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Gaviria Londoño, Jaime. Cátedra de Mercados. Facultad de Ingeniería. Universidad de la Sabana. Chía. Colombia. 1999. 2. Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El cultivo de la piña : La piña. Bogotá. P. 3. 1985. 3-9 Torreggrani, Danila. Food Research International. Osmotic deshydratacion in fruit and vegetable processing 1993 4. Investigador Científico. Laboratorio de Investigaciones de Química del Café. LIQC. 1985 5. Hansen H. III Reunión Técnica de la Red Latinoamericana de Frutas Tropicales, P.157 – 168. Manizales. Colombia. 1989. 6. Gallo P. Fernando. Indice de madurez de la piña Cayena Lisa y Proyecto de Norma de Calidad. Colombia. 1988. 7. Borrero de Villamizar, Fanny. Manejos post-cosecha de la piña, clave como factor de calidad. Programa post-cosecha de productos Agrícolas. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 1985. 8. CURTIS, Helena. BARNES, N Sue. Biología. Pag. 157 10. Universidad Politécnica de Valencia. Deshidratación osmótica de frutas. D.M. Salvatori. 1997. 11. 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Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía editorial continental, S.A. México 1993. pag. 450 - 470 21-22-29. GONZALEZ, Gloria E. Viabilidad de la utilización de la piña Colombiana variedad Cayena lisa en la elaboración de un producto tipo snack, mediante la aplicación de los procesos de deshidratación osmótica e impregnación a vacío. Valencia España, 1999. 23. GEANKOPLIS, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía editorial continental, S.A. México 1993. P. 468 24-25 R.L. EARLE: Ingeniería de los alimentos. Las operaciones básicas aplicadas a la tecnología de los alimentos. Editorial Acribia, Zaragoza 1989. 26-28. CAEZ DE AMAYA, Gabriela. Guía de Laboratorio Análisis Sensorial y organoléptico. Universidad de la Sabana. 27-33. Programa Multinacional de Biotecnología y Tecnología de Alimentos(P.M..B.T.A). Procesamiento y Conservación de Alimentos en América Latina y el Caribe. Organización de los Estados Americanos( O.E.A). Vol I. p 197. 1996 211 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Referencias Bibliográficas 30. CAMARGO, Julio. GONZALEZ, Gerardo. Manual de Practicas de Laboratorio de Operaciones Unitarias. Universidad de La Sabana. Colombia. 1998, p. 6, 28-37. 31. J. D. Ponting. Op. Cit. Pág.56 32. Efecto de la temperatura, el tiempo de inmersión y la impregnación a vacío en la Deshidratación Osmótica de piña variedad Cayena lisa (Ananas comosus). Universidad de La Sabana. 1998. 212 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos ANEXOS 213 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos ANEXO A 214 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos Fuerza Máxima:484.3 gf. Distancia a F máx.:10.025 mm FRESCA 60 Muestra Fresca 60°C Fuerza Máxima: 574.6 gf Distancia a F. Máx.: 9.962mm D.O. 60 Muestra D.O. 60°C 215 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos Fuerza Máxima: 383 gf. Distancia a F. Máx. 9.797 mm D.O.V. 60 D.O.V 60°C Fuerza Máxima: 1207.5 gf. Distancia a F. Máx.: 4.62 mm FRESCA 70 Fresca 70°C 216 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos Fuerza Máxima: 555.8 gf. Distancia a F. Máx.: 9.988 mm D.O. 70 D.O. 70°C Fuerza Máxima: 291.8 gf. Distancia a F. Máx.: 9.34 mm D.O.V. 70 D.O.V. 70°C 217 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos Fuerza 3372.8 gf. Máxima: Fresca 80°C Fuerza Máxima: 3827 gf. Distancia a F. Máx.:7.267 mm D.O.V.. 80 D.O. 80°C 218 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos Fuerza Máxima: 3002.6 gf. Distancia a F. Máx.: 8.507 mm D.O.. 80 D.O.V 80°C 219 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos ANEXO B 220 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos PIÑA DESHIDRATADA POR 10 HORAS A 70 ºC SIN PRETRATAMIENTO "FRESCA" PIÑA DESHIDRATADA POR 10 HORAS A 70 ºC CON PRETRATAMIENTO D.O.V 221 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos PIÑA DESHIDRATADA POR 10 HORAS A 70 ºC CON PRETRATAMIENTO POR D.O 222 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos ANEXO C 223 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos ANALISIS ORGANOLEPTICO DE LA PIÑA DESHIDRATADA A 70 ºC (PRODUCTO FINAL) No D.O 631 D.O.V 549 FRESCA 736 Nombre: Edad: Sexo: 1. Califique de acuerdo a: Le gusta mucho Le gusta Ni le gusta ni disgusta Le disgusta No le gusta 5 4 3 2 1 Codigo Color Olor Sabor Sensacion al paladar Apariencia 631 549 736 2. Coloque en orden de preferencia las tres muestras degustadas, iniciando por la que mas le gusta. ____________ _____________ 224 ____________ Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos 225 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Anexos 226 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Recomendaciones 227 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Recomendaciones 228 Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería Presentación de Resultados 229
