Manejjo Posttcosecha - Repositorio de Tesis UNSM-T

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN-TARAPOTO
OFICINA DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
CONCURSO DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2006-2007
INFORME FINAL
“Manejo Postcosecha, Caracterización físico-química,
secado y almacenamiento de Sacha Inchi (Plukenetia
volubilis) cultivado en tres pisos ecológicos de la Región
San Martín”
Ing. Dr. Mari Luz Medina Vivanco
Ing. M. Sc. Manuel Fernando Coronado Jorge
Ing. Nelson Garcia Garay
Ing. M.Sc. Armando Duval Cueva Benavides
2007
ii
iii
iv
v
INDICE
RESUMEN……………………………………………………………………….....
01
ABSTRACT…………………………………………………………………….…..
02
INTRODUCCIÓN GENERAL……………………………………………………
03
CAPITULO 1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LA SEMILLA
DE SACHA INCHI (PLUKENETIA VOLÚBILIS L.) CULTIVADO EN
CUATRO PISOS ECOLÓGICOS DE LA REGIÓN SAN
MARTÍN………………………………………………………………………….
05
RESUMEN………………………………………………………………………...
05
ABSTRACT…………………………………………………………………….….
06
1.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………..……
07
1.2 REVISION BIBLIOGRÁFICA……………….………………………….……
08
1.2.1. Descripción Botánica……………………………………………..…..
09
1.2.2. Aspectos Morfológicos y Agronómicos…………………………..….
09
1.2.3. Medidas Biométricas………………………………………………..….
11
1.2.4. Composición Química…………………………………………..……
12
1.2.4.1. Contenido de aminoácidos…………………………………….
13
1.2.4.2.Aceite y Contenido de Ácidos Grasos………………………….
13
1.3 MATERIAL Y METODOS…………………………………………………..
18
1.4. RESULTADOS Y DISCUSIONES………………………………………….
19
1.5 CONCLUSIONES……………………………………………………………
27
1.6. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………….
27
CAPITULO 2. SECADO Y ALMACENAMIENTO DE SEMILLAS DE
SACHA INCHI (Plukenetia volúbilis L.)………………………………………..
29
RESUMEN…………………………………………………………………….…..
29
ABSTRACT……………………………………………………………………….
30
2.1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………..…
31
2.2. REVISION BIBLIOGRÁFICA…….………………………………………
33
2.2.1. Aspectos Generales……………………………………………..….
33
2.2.2. Composición Química…………………………………………..….
34
vi
2.2.3. Secado……………………………………………………………….
34
2.2.3.1. Fundamentos y Mecanismos…..…………...………………
34
2.2.3.2. Cinética de secado…………………..……….……….……
37
2.2.3.2.1.
Periodo de secado a tasa constante…………..
37
2.2.3.2.2.
Periodo de secado a tasa decreciente……...…
38
2.2.3.3. Difusividad Efectiva……………………………………….
42
2.2.4. Actividad de agua……………………………………………………
42
2.2.5. Isotermas de adsorción………………………………………………
43
2.2.5.1. Modelos matemáticos………………………………………
45
2.2.6. Almacenamiento y tiempo de vida útil………………………………
47
2.3. MATERIAL Y MÉTODOS…………………………………………………
51
2.3.1. Material………………………………………………………………
51
2.3.1.1. Materia Prima………………………………………………
51
2.3.1.2. Secador Solar Rural…………………………………..…….
51
2.3.2. Métodos……………………………………………………….……..
52
2.3.2.1. Secado del fruto de Sacha Inchi……………………………
52
2.3.2.2. Secado de la almendra de Sacha Inchi……………………..
52
2.3.2.3. Isotermas de Sorción……………………….………………
53
2.3.2.4. Análisis Físico-Químicos…………………………………..
53
2.3.2.4.1. Humedad………………………………………
53
2.3.2.4.2. Cenizas………………………………………...
54
2.3.2.4.3. Proteínas……………………………………….
54
2.3.2.4.4. Lípidos…………………………………………
54
2.3.2.4.5. Fibras………………………………...………...
54
2.3.2.4.6. Carbohidratos………………………………….
54
2.3.2.4.7. Actividad de agua……………………………..
54
2.3.2.5. Análisis Sensorial…………………………………………..
55
2.4. RESULTADOS Y DISCUSIONES………………………………………..
55
2.4.1. Secado del fruto de Sacha Inchi…………………………………….
55
2.4.2. Secado de la almendra de Sacha Inchi………………………………
57
2.4.2.1. Caracterización de la Materia Prima……………………….
57
vii
2.4.2.2. Cinética de secado…………………………………………
59
2.4.2.3. Velocidad de secado……………………………………….
59
2.4.2.4. Modelo matemático………………………………………...
60
2.4.3. Isotermas de Sorción………………………………………………...
61
2.4.4. Análisis Sensorial durante el almacenamiento………………………
64
2.5. CONCLUSIONES………………………………………………………….
69
2.6. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………..
69
2.7. ANEXOS……………………………………………………………………
74
2.7.1. Anexo 1……………………………………………………………..
75
.
1
RESUMEN
El presente trabajo tuvo por objetivos evaluar la influencia de la zona de cultivo sobre la
composición química de la almendra de sacha Inchi y sobre el perfil de ácidos grasos del
aceite de sacha Inchi. Para eso, fueron ubicadas cuatro zonas de cultivo a diferentes
altitudes. Fueron determinados la composición proximal y el perfil de ácidos grasos del
aceite de Sacha Inchi, al mismo tiempo fueron obtenidos el tipo y composición de los
suelos donde fueron tomadas las muestras. Los resultaron indicaron la tendencia de
aumento de contenido proteico y disminución de contenido de grasa con la disminución de
altitud de la zona de cultivo, así mismo, se observo la tendencia de disminución del
contenido del ácido graso a-linolénico al disminuirse la altitud de la zona de cultivo,
también se observó que mayores contenidos de ácidos grasos insaturados fueron obtenidos
a un pH cercano a 6 y con suelos con mayor contenido de materia orgánica, de fosforo y
potasio. Así mismo, considerando que la zona de estudio tiene un clima tropical, es decir
de temporadas de abundante lluvias, se evaluó la diferencia de eficiencia de secado cuando
el fruto de Sacha Inchi fue expuesto a condiciones ambientales del aire y cuando fue
utilizado un secador rural. Las cinéticas indicaron una mayor eficiencia, cuando utilizado
secador solar rural. Siendo el Sacha Inchi un cultivo nuevo, no existiendo por tanto
información de propiedades importantes, el presente trabajo también tuvo por objetivos
estudiar la cinética de secado y obtener valores de difusividad efectiva del agua y obtener
isotermas de sorción a diferentes temperaturas. Los valores de difusividad efectiva, calculados
a través del modelo de Fick, estuvieron en el rango de 0,29 x 10-9 hasta 2.0 x 10-9 m2/s, para
temperaturas de secado de 60 y 120ºC, respectivamente. Para las isotermas de sorción de la
almendra de sacha inchi precocida, el modelo de GAB presento buen ajuste a los datos
experimentales. Los valores de monocapa fluctuaron entre 1.7 y 1.19 g agua/g de ss, para
25 y 38ºC, respectivamente. Finalmente, también tuvo por objetivo evaluar la influencia de
la temperatura de proceso y el tipo de empaque utilizado en el tiempo de vida útil de la
almendra seca. De acuerdo con los resultados se concluye que la temperatura y el tipo de
empaque produjo diferencias en los atributos sensoriales de la almendra de Sacha Inchi
durante su almacenamiento.
2
ABSTRACT
The objectives of the present work were to evaluate the influence of culture zone on the
chemical composition of Sacha Inchi almond and the fatty acid profile of sacha Inchi oil;
were studied four culture zones at different altitudes. The results indicated a tendency: the
protein content increased and fat content decreased with the diminution of culture zone
altitude; also, it was observed the tendency of diminution of -linolénico content in Sacha
Inchi when diminished the zone altitude. Also was observed a superior not saturated fatty
acid content at pH near 6 and with high organic matter, phosphorus and potassium content
in grounds. As well, considering that studied zone has a tropical climate, the drying
efficiency difference was evaluated when the Sacha Inchi fruit was exposed to
environmental conditions and when it was used a rural dryer. Kinetic indicated a improved
efficiency, when used drying rural. Being the Sacha Inchi a new culture, not existing
information of important properties, the present work also had by objectives to study the
drying kinetic for to obtain effective diffusivity values and to study of sorption isotherms at
different temperatures. The effective diffusivity values, calculated through the Fick model,
were between 0.29 x 10-9 and 2,0 x 10-9 m2/s, for drying temperatures between 60 and
120ºC, respectively. For the Sacha Inchi almond sorption isotherms, the GAB model
displayed good fitting to the experimental data. The monolayer values fluctuated between
1,7 and 1,19 g water/g d.s., for 25 and 38 ºC, respectively. Finally, also this work had by
objective to evaluate the influence of process temperature and the packing type on the shelf
life of dry almond. In agreement with the results, the temperature and the packing type
produced differences in sensorial attributes of the Sacha Inchi almond during its storage.
3
INTRODUCCIÓN GENERAL
El consumo del ácido graso esencial, -linolénic (-3) es importante en todas las etapas de
la vida, incluso antes del nacimiento. Estos se encuentran en la membrana de cada célula
del cuerpo y aseguran de que la membrana celular pueda cumplir sus funciones. linolénico también participa en la regulación de todas las funciones biológicas, incluyendo
la cardiovascular, reproductiva, inmunologica y en el sistema nervioso. Este ácido graso es
encontrado en especies de peces grasos como la anchoveta, jurel, bonito, atun, etc. y
tambien en algunas semillas oleaginosas y en alto porcentaje en la semilla de Sacha Inchi.
Debido a la creciente demanda del ácido graso -3, también existe creciente demanda del
aceite de Sacha Inchi y de productos elaborados con su almendra, lo que ha provocado, a
su vez, el crecimiento en areas cultivadas de Sacha Inchi y la construcción e instalación de
grandes fabricas productoras de aceite de esta oleoginosa.
El Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L.) es una planta nativa de la amazonía del Perú, tiene
un amplio rango de adaptación edafoclimática, necesita un adecuado y continuo suministro
de agua para efectuar con normalidad sus procesos fisiológicos básicamente para la
floración, maduración de frutos y llenado de semillas, en periodos secos es necesario
aplicar riegos; la precipitación óptima para el Sacha Inchi es desde 1 000 a 1 250 mm. . El
cultivo de Sacha Inchi prospera desde los 10 ºC hasta los 36º,siendo el óptimo entre 22 a
32ºC. La planta de Sacha Inchi crece desde el nivel del mar hasta más de 1 600 m.s.n.m,
sin embargo se observa un mejor comportamiento de la desde los 400 m.s.n.m hasta los
1500 m.s.n.m. Presenta características muy favorables y de fácil adaptabilidad a los suelos
de la Región San Martín. Se le encuentra en estado silvestre y cultivado en los bordes de
bosques secundarios, en cañabravales, sobre cercos vivos y como malezas en platanales y
cultivos perennes. En las áreas rurales de San Martín los pobladores utilizan la almendra
de sacha inchi en su alimentación, ya sea en forma cocida o tostada en la preparación de
diversos platos como inchicapi, ají de sacha inchi, cutacho, mantequilla de sacha inchi,
inchi cucho, tamal de sacha inchi, turrón de sacha inchi.
4
El crecimiento de las areas cultivadas de Sacha Inchi plantea un mayor conocimiento en lo
referente a su cultivo y las enfermedades que atacan a la planta asi como en la variación de
su composiciòn proximal y contenido de omega 3 con las zonas de cultivo y con los
ecotipos cultivados. Así mismo se plantea la necesidad de conocer el comportamiento y
parámetros del procesamieto de la almendra.
Asi, con el objetivo general de contribuir para el mejor aprovechamiento del Sacha Inchi,
En el Capitulo 1 se analizó la influencia del piso ecológico y de la composición del suelo
en el contenido de aceite de la almendra y en el perfil de ácidos grasos. En el Capítulo 2 se
presentan estudios de secado, isotermas de adsorción y tiempo de vida util de las
almendras procesadas y empacadas.
5
CAPITULO 1
Caracterización Físico-Química de la semilla de Sacha Inchi
(Plukenetia volúbilis L.) cultivado en cuatro pisos ecológicos de la
Región San Martín
RESUMEN
Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L) es una semilla oleaginosa no convencional que
comúnmente se conoce como maní del monte o maní del inca. Por su alto contenido de
aceite, que a su vez presenta alto contenido de ácidos grasos esenciales,  linolénico
(omega 3) y linoleico (omega 6) y vitamina E, su demanda presenta un continuo
crecimiento. El presente trabajo tuvo por objetivo estudiar la influencia de de los pisos
ecológicos en la composición proximal, la cantidad y calidad del aceite de Sacha Inchi.
Sacha Inchi, ecotipo Lamas, proveniente de cuatro pisos ecológicos: Naranjos–Rioja (1134
msnm), Chirapa-Lamas (808 msnm), Fundo Miraflores-Tarapoto (310 msnm) y
Barranquita-Pongo de Cainarachi (120). Los análisis proximales efectuados revelaron una
tendencia de incremento del contenido proteico y una disminución del contenido graso con
la disminución de la altitud de la zona de cultivo. Asimismo, se observó la tendencia de
disminución del contenido de α-linolénico con la disminución de la altitud, este resultado,
no conclusivo, podría ser explicado por la necesidad de una mayor velocidad de conversión
de la energía almacenada en energía de activación de los procesos bioquímicos en la
germinación a menores temperaturas (mayores altitudes). Los resultados de análisis de
suelos en las cuatro localidades estudiadas indicaron que el contenido de ácido α-linolénico
(ω-3) en las semillas de Sacha Inchi fue dependiente también del pH y contenido de
elementos y nutrientes de los suelos, obteniendose mayores valores de contenido de αlinolénico(ω-3) a pH próximo a 6 y mayores contenidos de materia orgánica, potasio y
fosforo.
6
ABSTRACT
Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L) is a nonconventional oily seed that commonly knows
as mount peanut or Inca peanut. By its high oil content and essential fatty acid content (alinolenico (w 3) and linoleico (w 6), and vitamin E, its culture shows a continuous growth.
The present work had by objective to study the influence of the ecological zone on the
chemical composition and the quantity and quality of Sacha Inchi oil. Sacha Inchi, ecotipo
Lamas, cultured in four ecological zone: Naranjos-Rioja (1134 msnm), Chirapa-Lamas
(808 msnm), Fundo Miraflores-Tarapoto (310 msnm) and Barranquita-Pongo de
Cainarachi (120 msnm). The realized chemical analyses revealed the tendency of increase
of protein content and the diminution of fat content with the diminution of the culture zone
altitude.
Also, was observed the tendency of diminution of -linolenico with the
diminution of altitude. This result could be explained by the necessity of a greater speed of
conversion of the energy stored in activation energy of the biochemical processes in the
germination to smaller temperatures (greater altitudes). The results of ground analysis
indicated that the -linolénico content in Sacha Inchi seeds was superior when pH was 6
and had high contents of organic matter, potassium and phosforus.
7
1.1. INTRODUCCIÓN
Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L) es una euphorbiaceae que comúnmente se conoce
como maní del monte o maní del inca; es una planta trepadora, voluble, semileñosa, de
altura indeterminada (MANCO, 2005). Se encuentra ampliamente distribuida en la
Amazonia Peruana y en el trópico latinoamericano y en el Perú se le encuentra en estado
silvestre en diversos lugares de San Martín, Ucayali, Amazonas, Madre de Dios y Loreto
(MANCO, 2003). Por su alto contenido de grasas y proteínas, su rápida productividad y
rendimiento de producción, se podría decir que el Sacha Inchi está entre los recursos
vegetales de la amazonía peruana como uno de los más prometedores.
En los últimos años se han realizado numerosos estudios con la finalidad de evaluar las
características agronómicas y la caracterización de los materiales genéticos (MANCO,
2003), la biología floral y reproductiva (CACHIQUE, 2005), métodos de extracción de
aceite (VELA, 1995, PASCUAL, 2000), mas no existen trabajos que correlacionen el piso
ecológico donde es cultivado con la cantidad y calidad del aceite de Sacha Inchi.
El aceite es un alimento básico en la alimentación humana, siendo el Perú un país
deficitario en materias primas oleaginosas, por lo que se ve en la necesidad de importar
materia prima o aceite crudo (PASCUAL, 2000). Sin embargo, el Sacha Inchi es una
especie nativa que puede ser utilizada como materia prima oleaginosa.
El Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias (INIA) determinó el contenido de aceite
en semillas de Sacha Inchi de 35 accesiones del banco del germoplasma de la E.E.A. “El
Porvenir”, reportándose valores que fluctuaron entre 44.24 % y 54.21 %, sobresaliendo por
su alto contenido de aceites, las accesiones Chazuta (54.21 %), Tabatinga (53.86%),
Moyobamba (51,99 %), Leticia (51.85%) y Tamboyaguas (51.72 %) (MANCO, 2005),
cabe considerar que las accesiones mencionadas fueron cultivadas en una misma área
geográfica.
En los estudios realizados no ha sido evaluada la influencia de las variables climatológicas,
altitud y características del suelo, es decir el piso ecológico, en las características fisicoquímicas del Sacha Inchi.
OBJETIVOS
 Determinar la influencia de los pisos ecológicos en la composición proximal de las
semillas de Sacha Inchi
8
 Determinar la influencia de los pisos ecológicos en la cantidad y calidad del aceite de
Sacha Inchi.
 Determinar la influencia de la composición y tipo de suelo en la cantidad y calidad del
aceite de sacha Inchi.
1.2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
El Sacha inchi (Plukenetia volubilis L.) es una planta que crece en forma silvestre y se
encuentra ampliamente distribuido en la Amazonia Peruana y en el trópico
latinoamericano. Crece desde los 100 hasta 1500 m.s.n.m y comúnmente se le encuentra en
bordes de bosque secundarios (Purmas), en cañaverales, sobre cercos vivos, alambradas y,
como “maleza” en platanales y cultivos permanentes (VALLES, 1991).
En San Martín se le encuentra en toda la cuenca del Huallaga hasta en Yurimaguas, en el
Alto y Bajo Mayo, el Valle del Sisa y Áreas de la cuenca de Lamas, Shanusi y Pongo de
Caynarachi. (VALLES, 1991).
SUDIRGEB-INIEA (2 006)
Figura 1. Sacha inchi (Plukenetia volubilis L.)
Sacha inchi (Plukenetia volúbilis L.) es también conocido con los nombres de: “Sacha
Inchic”, “Sacha Maní”,
“Maní del Inca”, “Maní del Monte” , “Maní Jibaro”, “Inca
Peanuts”, conocida por los nativos desde hace miles de años, la utilizaron los preincas y
los incas como lo testimonian cerámicos encontrados en tumbas (huacos Mochica-Chimú).
La “Porra” o “Mazo” esta inspirada en la cápsula de 04 puntas del fruto.
9
La semilla actualmente se consume tostada, cocida con sal, en confituras (turrón), en
mantequilla y como ingrediente de diversos platos típicos como: inchi cucho (ají con
maní), lechona api (mazamorra de plátano con maní), inchi capi (sopa de gallina con maní
o sopa de res con maní), en los cuales reemplaza al maní. En algunos lugares se obtienen
aceites en forma artesanal para la alimentación y combustible de iluminación.
Según Valles (1991), el Sacha Inchi es un planta agronómicamente rústica que crece en
suelos ácidos y con alta concentración de aluminio, una altitud que va desde los 100 a 2040
m.s.n.m. Crece bien en suelos ácidos hasta pH de 5.5; sin embargo se debe elegir suelos
que posibiliten su mejor desarrollo y productividad (franco arenosos o franco arcillosos)
(SUDIRGEB-INIEA, 2006). Ensayos realizados en la Estación Experimental El Porvenir
(ARÉVALO, 1990-1995), en suelos arcillosos (más del 50% de arcilla) y franco arenosos
(más del 60% de arena), indican que es una planta versátil, que muy fácilmente se adapta a
los diferentes tipos de suelos, pudiendo establecerse hasta en colinas. Por las referencias de
los agricultores y observaciones realizadas en el campo, se puede afirmar que crece mejor
en los suelos francos y/o aluviales planos con buen drenaje, localizados a orillas de los
ríos; siendo su producción menor en otro tipo de suelo (ARÉVALO, 1995).
La semilla recolectada de los bosques ha sido desde hace tiempo un componente de la dieta
de los indígenas chancas y otros grupos tribales de la Región (VALLES, 1991).
1.2.1. Descripción Botánica:
Según MCBRIDE (1951), mencionado por VELA (1995), es la siguiente:
Reyno : Vegetal
División : Spermatophyta
Sub división : Angiospermae
Clase : Dicotiledónea
Orden : Euphorbiales
Familia : Euphorbiaceae
Género : Plukenetia
Especie : volubilis L.
1.2.2. Aspectos Morfológicos y Agronómicos:
Al Sacha inchi, es una planta voluble, semileñosa, perenne y trepadora, las características
de la Planta (ARÉVALO, 1995, VELA, 1995, SUDIRGEB-INIEA, 2006) son descritas a
continuación:
10
Planta: Trepadora, voluble, semileñosa que alcanza la altura de la planta soporte o tutor;
sus hojas son alternas acorazonadas de 10 a 12 cm. de largo y 8 a 10 cm. de ancho. Las
nervaduras nacen en las bases y la nervadura central orientándose al ápice.
Hojas: Son alternas, de color verde oscuro, oval-elípticas, aseruladas, el ápice es
puntiagudo y la base es plana o semiarriñonada.
Flores :
a.
Masculinas: Son pequeñas, blanquecinas, dispuestas en racimos.
b.
Femeninas: Se encuentran en la base del racimo y ubicadas lateralmente de una a dos
flores.
Fruto: son cápsulas dehiscentes de 3.5 a 4.5 cm de diámetro, con 04 lóbulos aristados
(tetralobados) (Figura 1) dentro de los cuales se encuentran 4 semillas, algunos ecotipos
presentan cápsulas con 5 a 7 lóbulos. La Figura 1 muestra el fruto verde (1A) y el fruto
maduro (1B).
A
B
Figura 1. Fruto verde (A) y maduro (B) de Sacha Inchi (Plukenetia volúbilis L.)
Figura 2. Semilla de Sacha Inchi (Plukeneria volúbilis, L)
11
Semilla (Figura 2): Dentro de las cápsulas se encuentran las semillas de color marrón
oscuras, ovales de 1.5 a 2.1 cm. de diámetro, ligeramente abultadas en centro y aplastadas
hacia los bordes, al abrirlas encontramos cotiledones a manera de almendras y cubiertas de
una película blanquecina. En condiciones de medio ambiente y al aire libre, la semilla se
conserva por más de 1 año (SUDIRGEB-INIEA, 2006; VELA, 1995)
La almendra de Sacha Inchi, tiene un peso variable entre 0.771 y 0.774 gramos, espesor
entre 7.7 a 8.3 mm, diámetro entre 14.8 y 15.2 mm (VELA, 1995). PANTÁSTICO (1984)
y Pascual (2000) mencionan que el tamaño de la semilla de los frutos es muy variable y
depende de la característica de la variedad, del clima, suelo, cultivo, entre otros.
Según Vela (2005), la germinación se inicia a las dos semanas de la siembra y siempre que
exista suficiente humedad. Una semana después aparece la segunda hoja verdadera y el
tallo guía. Este período es el más adecuado para el trasplante, que puede hacerse a raíz
desnuda.
SUDIRGEB-INIEA (2006) ha descrito el manejo agronómico relacionado con la época de
siembra, la preparación del terreno, sistema de tutoraje, densidad, riego, fertilización,
control de malezas, poda y control fitosanitario.
1.2.3. Medidas Biométricas
En la Tabla 1, se observa los resultados de las medidas biométricas del fruto de Sacha inchi
obtenidos por VELA (1995)
Tabla 1.Características y medidas Biométricas de las partes del fruto y semilla de sacha
inchi.
Características y
Componentes
Corteza del fruto
Semilla
Cáscara
Almendra
Diámetro de semilla (unidad)
Peso de semilla (unidad)
Impurezas
Semillas deterioradas
Cantidades
48 %
52 %
34 %
66 %
1.82 cm
1.10 g
0.50 %
2%
12
Como se puede observar en la Tabla 1, el fruto de Sacha Inchi está constituido por la
corteza o cáscara primaria en un 48 % y la semilla en una proporción de 52 %. Las
semillas según la procedencia o ecotipo varían de 4 a 6 por fruto. La cáscara secundaría y
la almendra, representa el 34 % y 66 % de la semilla respectivamente, pero expresándolo
en función al fruto, la cáscara representa el 17. 68 % y la almendra el 34 .32 % por lo tanto
entre corteza y cáscara hacen una proporción de 65.68 % (VELA, 1995).
1.2.4. Composición Química.
En la Tabla N° 2 se muestran la composición química del Sacha inchi reportada por tres
diferentes autores. En el mencionado cuadro se observa que los contenidos de grasa y
proteínas difieren unos de otros, sin embargo los valores reportados por Vela (1995) son
semejantes a los reportados por HAMAKER (1990), mencionados por MANCO (2003),:
proteina, 28% y aceite, 52%; HAMAKER (1992), mencionado por VELA (1995):
proteína, 27% y aceite, 54% y HAZEN Y STOEWESAND (1990): proteína, 29% y aceites
totales, 54%. Los resultados mostrados indican que los contenidos de aceite y proteínas son
similares o superiores a los diferentes productos oleaginosos cultivados.
Tabla 2. Análisis químico proximal de la almendra de Sacha Inchi
Componentes
Contenido
(%) (1)
Contenido
(%) (2)
Humedad
Grasa
Proteína
Ceniza
Fibra
Carbohidratos
(1)
Hazen (1980)
4.2
48.7
33.3
2.7
1.6
9.5
5.63
43.10
24.22
2.8
(2)
7.72
García (1990)
Contenido
(%) (3)
6.50
51.59
26.70
2.60
3.44
9.17
(3)
Vela (1995)
BENAVIDES Y MORALES (1994) seleccionaron semillas de sacha Inchi de dos ecotipos
de Shanao y Lamas (Tabla 3). Los resultados les permitieron concluir que el cultivo de
Sacha inchi contiene más de 40% de aceite, en concordancia con lo señalado por autores
antes citados; en la tabla se observa diferencias a favor del ecotipo Lamas, en su contenido
de proteínas y aceite.
13
Tabla 3. Análisis químico proximal de dos ecotipo de la Región San Martín
Ecotipo
1.2.4.1.
Variable
Lamas
Shanao
% humedad
% proteínas
% aceite a
% cenizas
% fibra
% carbohidratos
Energía (k cal/100 g)
8.5
27.4
41.7
2.1
2.6
17.7
555.7
7.9
25.8
40.5
2.0
3.0
20.8
550.9
Contenido de aminoácidos.
Según ARÉVALO (1995), el perfil de aminoácidos de sacha inchi, en algunos aspectos,
fue mejor que el de las otras semillas aceiteras. Los niveles de leucina y lisina son más
bajos que los de la proteína de la soya, aunque igual o mayor que los niveles de la proteína
de maní, semilla de algodón o del girasol.
El contenido de aminoácidos azufrados
(metionina + cistina), tirosina treonina y triptófano es mayor que en las otras oleaginosas
(Tabla 4).
1.2.4.2.
Aceite y contenido de ácidos grasos
Los ácidos grasos esenciales linoleico omega 6 y los omega 3 alfa linolénico y sus
derivados EPA (eicosapentaenoico), DHA (docosahexaenoico) sintetizados por el
organismo a partir de ellos son vitales en la prevención, mantenimiento de la salud,
cumplen una función de control y reducción del colesterol que las grasas saturadas
acumulan, principal causa de mortalidades el mundo, son fundamentales en la formación
del tejido nervioso (mielinización) y del tejido ocular. Más de la mitad de la grasa del
cerebro es Omega 3, intervienen en la formación de la estructura de las membranas
celulares, transporta los nutrientes en el torrente sanguíneo, contribuye a mantener el
equilibrio del metabolismo. Algunas hormonas se producen a partir de los ácidos grasos
esenciales cumpliendo funciones muy importantes en la regulación de la presión arterial,
de la función renal, de la función inmunitaria, la agregación de las plaquetas y son claves
para la coagulación de la sangre, importantes en el proceso inflamatorio y en la respuesta
alérgica (AGROINDUSRTRIAS AMAZÓNICAS, 2003).
14
Tabla 4. Perfil de Aminoácidos de la Proteína del Sacha Inchi Comparada a otras
Oleaginosas Aceiteras (1)
Proteína y sus
aminoácidos
Semilla (2)
FAO, WHO
Algodón Girasol Y ONU (3)
Sacha
Inchi
Soya
Maní
27
28
23
23
24
Histidina
26
25
24
27
23
19
Isoleucina
50
45
34
33
43
28
Leucina
64
78
64
59
64
66
Lisina
43
54
35
44
36
58
Metionina
12
13
12
13
15
Cisteina
25
13
13
16
15
Metionina y cisteina
37
26
25
29
34
Fenilalanina
24
49
50
52
45
Tirosina
55
31
39
29
19
Fenilalanina y tirosina
79
80
89
81
54
53
treonina
43
39
26
33
37
34
Triptófano
29
13
10
13
14
11
Valina
40
48
42
46
51
35
Alanina
36
43
39
41
42
Arginina
55
72
112
112
80
Asparagina
111
117
114
94
93
Glutamina
133
187
183
200
218
Glicina
Bolina
Serina
118
48
64
42
55
51
56
44
48
42
38
44
54
45
43
TEAA
TAA
411
976
418
985
349
945
365
936
368
941
Proteína (%)
Esenciales
25
No esenciales
TEEA : Total de aminoácidos esenciales
TAA: Total de aminoácidos
1 : Los valores están indicados en mg/g de proteína
Información de soya, maní, algodón y girasol obtenida de Bodwell y Hopking (1985)
3 : Niveles recomendados para niños (2-5 años), (Reunión consultora, Conjunto de
expertos FAO-WHO, 1990)
Fuente : Hamailer et al. 1992. Universidad de Arkansas, USA
15
El aceite del Sacha Inchi en comparación con las otras oleaginosas, posee el menor
contenido de grasas saturadas.. El aceite de Inca Inchi es la fuente natural más rica en ácido
graso esencial alfa linolénico, omega 3.
El aceite de Inca Inchi es el más rico en ácidos grasos insaturados, llega hasta 93.6%; es el
de mayor contenido de polinsaturados, en promedio esta compuesto de 48.6% de ácido
graso esencial alfa linolénico omega 3, 36.8% de ácido graso linoleico omega 6 y 8.28% de
ácido oleico omega 9 y tiene el más bajo contenido de ácidos grasos saturados, 6.39%, en
promedio
3.85%
de
palmítico
y
2.54%
de
esteárico
(AGROINDUSTRIAS
AMAZÓNICAS, 2003).
Análisis preliminares, realizados en la Universidad de Cornell (HAZEN Y STOWESAND,
1980), indican que el sacha inchi presenta un elevado contenido de aceites y ácidos grasos
insaturados (Tabla 5).
Resultados, de otros análisis realizados por otros investigadores, confirman que el sacha
inchi posee el contenido más alto de aceite y de ácidos grasos insaturados (Tabla 6),
(HAMAKER et al., 1992, mencionado por VELA, 1995).
Tabla 5. Composición en ácidos grasos del aceite de Sacha Inchi
16
Tabla 6. Contenido de ácidos grasos saturados en insaturados en sacha inchi y semillas de
otras oleaginosas.
Tabla 7 .Contenido de aceite y ácidos grasos de Sacha Inchi
Contenido
%
Aceite Total
54
Palmítico
3.85
Esteárico
2.54
Oleico
8.28
Linoleico
36.8
Linolénico
46.81
Fuente : HAZEN Y STOWESAND (1990)
Por la alta cantidad de ácido linolénico, el aceite de sacha inchi pertenece al grupo de los
ácidos linolénicos. Las grasas de este grupo contienen cantidades sustanciales de ácido
linolénico; entre ellas están los aceites de soja, germen de trigo, linaza, cáñamo y perilla.
El ácido oleico es el ácido graso más ampliamente distribuido, se encuentra en todos los
aceites o grasas. Es el principal componente de la mayor parte de los aceites vegetales
líquidos alcanzando el 20% o más del total de los ácidos grasos. En los aceites vegetales el
ácido oléico está invariablemente asociado al ácido linoleico. En los aceites vegetales poco
insaturados, tales como soja, linaza, perilla, etc., hay más ácido linoleico que oleico. El
17
ácido linolénico se encuentra en cantidades variables en algunos de los aceites vegetales
más insaturados constituyendo muchas veces el 40% o más del total de ácidos grasos
(BAILEY,1961). BRAVERMAN (1981), menciona que la importancia de los ácidos
grasos polinsaturados es que cumplen ciertas funciones fisiológicas importantes, pero
como no pueden sintetizarse en el cuerpo con suficiente rapidez deben de suministrarse en
los alimentos.
Agroindustrias Amazónicas (s/a) reportó que el contenido de aceite es de 54% y su perfil
de ácidos grasos es como sigue: palmítico, 3.85%;
Esteárico, 2.54%; Oleico, 8.2%;
Linoleico, 36.8 % y Linolénico 48.6 %; el ácido  -linolénico (ácido 9, 12, 15octadecatrienoico), su último doble enlace se encuentra a tres átomos de carbono del metilo
terminal.
Tabla 8.Acidos grasos saturados e insaturados de dos ecotipos de Sacha Inchi.
Ecotipo
Ácidos grasos
1.- Saturados
acido palmítico (16:0)
acido esteárico (18:0)
araquidónico (20:0)
2.- Insaturados
acido oleico (18:1)
acido linoleico (18:2)
acido linolénico (18:3)
no identificado
Lamas
Shanao
8.67 %
4.18
4.49
---91.33 %
10.90
37.61
42.82
----
11.19 %
4.10
4.73
2.36
88.81 %
11.29
30.31
44.22
2.99
La calidad del aceite esta dado por el alto contenido de ácidos grasos insaturados en estos
contenidos los Ecotipos Lamas y Shanao arrojaron 91.33% y 88.81% de contenido de
ácidos grasos insaturados similares al contenido de girasol y soya. La calidad obtenida se
compara con el aceite de girasol que es uno de los mejores en calidad (BENAVIDES Y
MORALES, 2004).
18
1.3.
MATERIALES Y MÉTODOS
Sacha Inchi, ecotipo Lamas, proveniente de cuatro pisos ecológicos: Tarapoto (Fundo
Miraflores), Lamas (Chirapa), Rioja (Naranjos) y Pongo de Cainarachi (Barranquita) y
obtenido en el lugar de cultivo. Las muestras tomadas fueron secadas y descapsuladas y
caracterizadas físicamente, pesadas y medidas- Asimismo, las semillas también fueron
caracterizadas químicamente, fue determinada su composición química proximal y el
aceite fue caracterizado, determinándose el perfil de ácidos grasos. Los análisis físico
químicos, a excepción del perfil de ácidos grasos, que fue realizado en el Instituto
Tecnológico Pesquero (ITP) (Anexo 1), fueron realizados en el laboratorio de análisis de
los alimentos (ANACOMPA) de la Facultad de Ingeniería Agroindustrial de la UNSM-T.
Análisis químico proximal .
Se realizaron los siguientes análisis: determinación de humedad por el método de la estufa,
(AOAC, 1989), determinación de Grasa por el método de soxhlet (AOCS, 1989),
determinación de Proteína Total método de Microkjeldahl, (AOAC, 1989), determinación
de Fibra por el método de hidrólisis ácida y alcalina (AOAC, 1989), determinación de
Ceniza por incineración de la muestra en una mufla. (AOAC, 1989).
Caracterización del suelo: Fueron caracterizados a través de la determinación de su
contenido de pH, C.E dS./m, CaCo3 (%), M.O. (%),N%, P (ppm), K (ppm), análisis
mecánico (%) (arena, limo, arcilla, clase textural), CIC (meq), cationes cambiables (meq)
(Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3++H+). Los análisis fueron realizados en el Instituto de
Cultivos Tropicales (ICT).
Caracterización del aceite: el aceite de Sacha Inchi obtenido por prensado en frío fue
caracterizado a través de su perfil de ácidos grasos (método cromatografía de gases)
realizado en el Instituto Pesquero del Perú (ITP).
Los resultados obtenidos fueron graficados utilizando el programa Origin 5.0.
Los pisos ecológicos fueron:
1. Naranjos, altitud: 1134 msnm , Sector: Guayaquil,
caserio: San Isidro;
distrito:
Naranjos; provincia: Rioja; agricultor: Pablo Martinez; día de toma de muestra: 23 de
noviembre del 2006, Hora: 13:40; temperatura: 28.4 °C; humedad relativa: 53.5%
19
2. Chirapa, altitud: 808 msnm, distrito: Lamas; provincia: San Martín; dia de toma de
muestra, 21 de octubre del 2006
3. Ahuashicayacu, altitud: 310 msnm, Sector: Fundo de Miraflores, distrito: Banda de
Shilcayo; povincia: San Martín; área agrícola perteneciente a la UNSM-Tarapoto.
4. Pongo de Cainarachi, altitud: 120 msnm, Barranquita.
1.4. RESULTADOS Y DISCUSIONES
Los análisis químicos proximales efectuados a las semillas provenientes de los cuatro pisos
ecológicos descritos en acápite anterior son mostrados en la Tabla 9. En la tabla se puede
observar que los valores de humedad registrados se encuentran dentro del orden de
magnitud de otros valores reportados por otros autores (Vela, 1995 y Benavides y Morales,
1994), sin embargo el porcentaje de proteínas obtenidos del Sacha inchi proveniente del
Pongo de Cainarachi fue elevado en comparación a los valores obtenidos de las semillas
provenientes de pisos ecológicos de mayor altitud, notándose un aumento del contenido de
proteínas con la disminución de la altitud. El contenido de grasa total obtenido en todas las
muestras se encontraron en el rango encontrado por otros autores; notándose una aparente
disminución de los valores obtenidos con la disminución de la altitud.
Tabla 9.Análisis Proximal de Sacha Inchi provenientes de cuatro pisos ecológicos:
Naranjos
Chirapa
Ahuashiyacu
Pongo de
1134 msnm
808 msnm
3… msnm
Humedad, %
7.64
4.08
4.69
6.88
Proteínas crudas, %
33.11
33.4
34.97
45.26
Grasa bruta, %
43.89
44.52
38.25
40.65
Ceniza, %
2.8
2.56
2.49
2.40
Cainarachi
Los perfiles de ácidos grasos de las semillas de Sacha Inchi cultivados en cuatro pisos
ecológicos son mostrados en la Tabla 10. Se puede decir que los valores obtenidos se
encuentran en el rango de porcentajes reportados por otros investigadores (HAMAKER ET
AL., 1992; VELA, 1995; AGROINDUSTRIAS AMAZÓNICAS, 2003 Y BENAVIDES Y
MORALES, 2004). En las Tablas 10 y 11 y en las Figuras 4-7 se puede observar como
varían el contenido de los ácidos linoleico (ω-6) y α-linolénico (ω-3), ácidos grasos
20
saturados e insaturados con la altitud. En la Figura 4 se observa la tendencia de que el
contenido de α-linolénico disminuye con la disminución de la altitud, este resultado, no
conclusivo, podría ser explicado por la necesidad de una mayor velocidad de conversión de
la energía almacenada en energía de activación de los procesos bioquímicos en la
germinación a menores temperaturas (mayores altitudes), entendiéndose que se produce
mayor velocidad de hidrólisis cuando existen mayor número de enlaces dobles; lo que
explicaría también la tendencia a aumentar los ácidos grasos poliinsaturados (Figura 5) con
el aumento de altitud y consecuentemente una disminución de las temperaturas medias. El
razonamiento anterior seria también válido para explicar el comportamiento inverso del
contenido de ácido linoleico y los ácidos grasos saturados en función de las altitudes,
Figuras 5 y 7; es decir disminuyen con el incremento de altitud.
Asimismo, teniendo en la localidad de Naranjos, tanto la temperatura máxima y media mas
bajas que las otras localidades en estudio ubicadas en la zona del Bajo Mayo y Bajo
Huallaga, y considerando que en Naranjos la radiación solar es menos intensa; estos dos
factores ambientales, posiblemente, han incidido favorablemente en los procesos
metabólicos de la planta de Sacha Inchi, como consecuencia de una menor velocidad de
respiración durante el día y una baja intensidad respiratoria nocturna, originando una
menor tasa de fotosíntesis, en favor de una mayor concentración de carbohidratos y un
coeficiente de conversión mayor en lípidos (grasas) en comparación a las otras localidades
en estudio, donde las temperaturas son mas altas y la radiación solar es mas intensa, en
donde se presenta una mayor actividad metabólica de los tejidos y consecuentemente,
mayor degradación de células; por lo tanto una mayor velocidad de respiración y costo
energético de la fitomasa de sacha inchi, con un resultado final de menor elaboración de
carbohidratos y lípidos.
Otra posible explicación a los resultados encontrados, en relación a la mayor cantidad de
omega 3, es el siguiente: la zona de Naranjos por estar ubicada a una altitud mayor de
1,100 msnm y presentar una baja intensidad de luz solar por la alta nubosidad, la planta
de sacha inchi necesita de mayor numero de días para completar su ciclo vegetativo, este
mayor tiempo de maduración de las capsulas favorece la acumulación de sustancias, entre
ellas el acido α-linolénico (ω-3), y disminución de los otros ácidos grasos como se observa
en la Tabla 10.
21
Tabla 10. Perfil de ácidos grasos de Sacha Inchi proveniente de cuatro pisos ecológicos en
la Región de San Martín.
Acido graso
Cn:m
Naranjos
Chirapa
Ahuashiyacu
Pongo de
1134 msnm
808 msnm
310 msnm
Cainarachi 120
msnm
Palmítico
16:0
3,56
3,98
4,54
4.24
Esteárico
18:0
2,54
3,34
3,34
3.46
Oleico/Elaídico
18:1-9
6,81
8,93
10,57
9.06
Vaccenico
18:1-7
0,50
0,54
0,54
0.6
Linoleico/Linolelaidico
18:2-6
33,56
40,50
36,66
37.88
18:3-3
52,74
42,39
43,80
44.29
-Linolénico
Tabla 11. Perfil de ácidos grasos de Sacha Inchi proveniente de cuatro pisos ecológicos en
la Región de San Martín.
RESUMEN:
Naranjos
Chirapa
Ahuashiyacu
Pongo de
Cainarachi
Saturados
6,10 %
7,32 %
7,8 %
7.7
Monoinsaturados
7,31 %
9,47 %
11,1 %
9.92
Poliinsaturados
86,30 %
82,89 %
80,5 %
82.17
TOTAL
99,71 %
99,68 %
99,4 %
99.79
nd
nd
Nd
EPA + DHA
Nd
54
Ácido linolénico, %
52
50
48
46
44
42
1200
1000
800
600
400
200
0
Altitud, msnm
Figura 4. Contenido de ácido α-linolénico (ω3) de Sacha Inchi en función de la altitud del
lugar de cultivo.
22
42
Ácido linoleico, %
40
38
36
34
32
30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Altitud, msnm
Figura 5. Contenido de ácido α-linoleico (ω-6) de Sacha Inchi en función de la altitud del
lugar de cultivo.
87
Poliinsaturados, %
86
85
84
83
82
81
80
0
200
400
600
800
1000
1200
Altitud, msnm
Figura 6. Contenido de ácidos grasos poliinsaturados en Sacha Inchi en función de la
altitud del lugar de cultivo.
23
Acidos Grasos saturados, %
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
6.8
6.6
6.4
6.2
6.0
0
200
400
600
800
1000
1200
Altitud, msnm
Figura 7. Contenido de ácidos grasos saturados en Sacha Inchi en función de la altitud del
lugar de cultivo.
Por otro lado, los resultados de análisis de suelos en las cuatro localidades en estudio
indican que no solo es importante la altitud o temperatura del lugar de cultivo en el
contenido de ácido α-linolénico(ω-3) en las semillas de Sacha Inchi, sino también el pH,
contenido de elementos y nutrientes de los suelos.
En la Tabla 12 se presentan los resultados de los análisis de suelo en el que fueron
cultivadas y obtenidas las semillas cuyo análisis químicos proximales y perfil de ácidos
grasos se presentan en las Tablas 9 y 10. En la Figura 8 se presentan las características de
los suelos que, posiblemente, además de la altitud, influenciaron en el contenido de ácido
α-linolénico(ω-3) en las semillas estudiadas. En la misma figura se observa como influye el
pH, indicando que se obtienen mayores valores de contenido de α-linolénico (ω-3) a pHs
próximos a 6; en la misma figura se observa como influye los contenidos de MO (materia
orgánica), P, K y porcentaje de limo en el contenido de α-linolénico (ω-3) en las semillas
estudiadas, aumentando el contenido de α-linolénico (ω-3) con el aumento de los nutrientes
mencionados.
24
Tabla N° 12. Análisis de suelos en los cuatro pisos ecológicos estudiados.
Naranjos Rioja
1134 msnm
Chirapa Lamas
808 msnm
Tarapoto
(Ahuashiyacu)
pH
C.E dS./m
CaCo3 (%)
M.O. (%)
N%
P (ppm)
5.7
0.58
0.00
7.32
0.33
7.22
0.78
12.03
4.63
0.208
4.69
0.55
0.00
1.08
0.049
Pongo de
Cainarachi
(Barranquita)
120 msnm
4.7
0.09
0.00
2.16
0.10
103.29
4.24
7.23
9.23
K (ppm)
301.84
105.91
56.55
58.76
Arena
30.74
14.10
66.17
36.51
Limo
49.57
23.86
15.78
31.44
Mecánico
Arcilla
19.69
62.048
18.048
32.05
(%)
Clase
textural
Franco
arcilloso
Franco arenoso
Franco-arenoso
7.49
16.22
2.44
25.05
Ca2+
5.91
15.19
1.53
7.65
Mg2+
0.62
0.75
0.37
1.47
Cationes
K+
0.77
0.27
0.14
0.15
Cambia-
Na+
nd
nd
nd
Nd
Bles
Al3++H+
0.18
0.00
0.39
15.77
Suma de bases
7.31
16.22
2.04
9.27
% Sat. bases
97.62
100.00
83.94
37.02
310 msnm
Análisis
CIC (meq)
(meq)
25
54
Ácido Linolénico, %
Ácido Linolénico, %
54
52
50
48
46
44
52
50
48
46
44
42
42
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
1
2
3
4
54
54
52
52
Ácido Linolénico, %
Ácido Linolénico, %
pH
50
48
46
44
42
6
7
8
50
48
46
44
42
0
20
40
60
80
100
120
50
100
150
P, ppm
200
250
300
K, ppm
54
54
52
52
Ácido Linolénico, %
Ácido Linolénico, %
5
MO
50
48
46
44
42
50
48
46
44
42
15
20
25
30
35
Limo, %
40
45
50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
+
K , meq
Figura 8. Contenido de α-linolénico en Sacha Inchi en función del análisis de suelo.
54
54
52
52
Ácido Linolénico, %
Ácido Linolénico, %
26
50
48
46
44
42
50
48
46
44
42
10
20
30
40
50
60
70
0
5
10
Arcilla, %
Ácido Linolénico, %
52
Ácido Linolénico, %
20
25
54
54
50
48
46
44
52
50
48
46
44
42
42
10
20
30
40
50
60
0.2
70
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
2+
Mg , meq
Arena, %
54
54
52
52
Ácido Linolénico, %
Ácido linolénico, %
15
CIC, meq
50
48
46
44
42
0
2
4
6
8
10
12
14
16
+2
Ca , meq
50
48
46
44
42
-2
0
2
4
6
8
3+
10
12
14
16
18
+
Al H , meq
Figura 9. Contenido de ácido α-linolénico en Sacha Inchi en función del análisis de suelo.
La literatura encontrada indica que el potasio cumple una función importantes en el
proceso de la fotosíntesis y en la activación de los procesos enzimáticos; el potasio
participa en la formación del jugo celular y en el transporte de los carbohidratos, reservas
de almidones, traslocación de los fotosintatos, síntesis de celulosa y lignina, y muy
importante en la producción de azucares.
27
El fósforo, cuya función principal es formar parte de proteínas (nucleoproteína) y de
lipoides y fosfolipidos (lecitina) desempeña un papel metabólico en la respiración
y
fotosíntesis ( fosforilazación), en el almacenamiento de y transferencia de energía y en la
división y crecimiento celular.
En Naranjos los suelos presentan mayor contenido de fósforo y potasio, en comparación a
las otras localidades en estudio, posiblemente esta situación química de los suelos en estos
dos elementos importantes participarían en el mayor contenido de omega 3, en interacción
con las condiciones ambientales reinante en la zona: La temperatura y la luz solar son
los factores climáticos con mayor incidencia directa en estos resultado encontrados en la
zona alta de Alto Mayo,.provincia de Rioja, distrito de Naranjos.
En la Figura 9, se muestran otros componentes y características del suelo que no tuvieron
influencia en el contenido de α-linolénico (ω-3) en la semilla de Sacha Inchi.
1.5 CONCLUSIONES
 La composición química proximal fue similar a la reportada por diferentes autores,
existiendo una tendencia de aumento del contenido de proteínas y disminución del
contenido de grasa con la disminución de la altitud.
 En relación al contenido de ácido α-linolénico y ácidos grasos insaturados, existe
una tendencia de mayores valores con el aumento de la altitud, de materia orgánica,
de potasio y de fósforo.
 Fue obtenido mayor contenido de ácido α-linolénico a pH cercano a 6.
1.6. BIBLIOGRAFÍA
AGROINDUSTRIAS AMAZÓNICAS (2003). Triptico Importancia Del Omega 3 En La
Salud Y La Alimentación.
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aceite de sacha inchic (Plukenetia volubilis L.) en el departamento de San Martín.
Tesis para optar el título profesional de: Ingeniera agroindustrial. Universidad Nacional de
San Martín.
29
CAPITULO 2
Secado y almacenamiento de semillas de Sacha Inchi
(Plukenetia volúbilis L.)
RESUMEN
El Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L), por su alto contenido de grasas y proteínas de alta
calidad nutricional, su rápida productividad y rendimiento de producción, se podría decir
que está entre los recursos vegetales de la Amazonía peruana como uno de los más
prometedores. Siendo su cultivo extensivo relativamente nuevo, existen muchas incógnitas
en relación a su comportamiento pre y poscosecha, este trabajo pretendió revelar algunas
de ellas; así tuvo como objetivos: 1. estudiar el secado del fruto de Sacha Inchi (Plukenetia
volubilis) al medio ambiente y utilizando un secador solar rural, 2. Estudiar el secado-tostado de la
semilla a diferentes temperaturas, 3. Obtener isotermas de adsorción de las semillas secas a tres
temperaturas y 4. Evaluar la influencia de la temperatura de secado y el tipo empaque en el
almacenamiento de las semillas. Durante el secado de las capsulas fue registrada la variación de su
peso, las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo y, con estos valores, la humedad relativa. El
estudio de la cinética de secado fue realizado a 4 temperaturas (60, 80, 100 y 120ºC) donde fue
evaluada la influencia de la temperatura en la velocidad de secado y en la difusividad efectiva o
aparente. Las isotermas de adsorción de las semillas fueron determinadas utilizando soluciones
salinas saturadas y el medidor de actividad de agua Aqualab 3TE, con control de temperatura y que
permite la lectura de aw hasta 40 ºC. Las almendras de Sacha Inchi fueron almacenadas en dos tipos
de empaques al medio ambiente; fue realizado análisis sensorial de aceptabilidad y preferencia. Los
datos experimental de la cinética de secado fueron ajustados a los modelos de Fick. Los valores de
difusividad efectiva, calculados a través del modelo de Fick, estuvieron en el rango de 0,29 x 10 -9
hasta 2.0 x 10-9 m2/s, para temperaturas de secado de 60 y 120ºC, respectivamente. Para las
isotermas de sorción de la almendra de sacha inchi precocida, el modelo de GAB presento
buen ajuste a los datos experimentales. Los valores de monocapa fluctuaron entre 1.7 y
1.19 g agua/g de ss, para 25 y 38ºC, respectivamente. De acuerdo con los resultados se
concluye que la temperatura y el tipo de empaque produjo diferencias en los atributos
sensoriales de la almendra de Sacha Inchi durante su almacenamiento.
30
ABSTRACT
The Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L), by its high content of high nutritional quality fats
and proteins, and high productivity, could be considered between the vegetal of Amazon
Peruvian of most promising. Being a vegetal of relatively new extensive culture, exist
many incognitos in relation to their behavior pre and post harvest, this work tried to reveal
some of them; thus it had the following objectives: 1). to study the drying of the fruit of
Sacha Inchi (Plukenetia volubilis) to environmental temperature and using a rural solar
dryer, 2). to study the dry-toasted of seed at different temperatures, 3). to obtain sorption
isotherms of seeds at three temperatures and 4). to evaluate the influence of drying
temperature and the packing in the shelf live of seeds. During fruit drying were registred
the variation of the mass, dry bulb and wet bulb temperaturas and the air relative humidity.
In the study of drying kinetic of seed was evaluated the influence of temperatures (60, 80,
100 and 120ºC) on drying rate and the effective diffusivity. The adsorption isotherms of
seeds were determined using saturated saline solutions and the water activity was measured
with Aqualab 3TE at three temperatures (25, 30 38ºC). Sensorial analysis were made for to
determine the shelf life of processed Sacha Inchi seeds stored using two differents
packings at environmental temperature. The experimental datas of drying kinetic were fit
to Fick model, obtaining effective diffusivity values between 0.29 x 10-9 and 2,0 x 10-9
m2/s, for drying temperatures of 60 and 120ºC, respectively. The GAB model fitted very
well at experimental data of sorption isotherms; the monolayer values fluctuated between
1,7 and 1,19 g water/g ss, for 25 and 38ºC, respectively. The sensorial analysis indicated
that temperature and packing produced differences in the sensorial attributes of processed
Sacha Inchi seed.
31
2.1.
INTRODUCCIÓN
El Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L) es una euphorbiaceae, popularmente conocido
como maní del monte o maní del inca Sacha Inchic”, “Sacha Maní”, “Maní del Inca”,
“Maní Jibaro”, “Inca Peanuts”, conocido por los nativos desde hace miles de años, lo
utilizaron los preincas y los incas como lo testimonian cerámicos encontrados en tumbas
(huacos Mochica-Chimú). La “Porra” o “Mazo” esta inspirada en la cápsula de 04 puntas
del fruto, es una planta trepadora, voluble, semileñosa, de altura indeterminada (MANCO,
2005), se encuentra ampliamente distribuida en la Amazonia Peruana y en el trópico
latinoamericano y en el Perú se le encuentra en estado silvestre en diversos lugares de San
Martín, Úcayali, Amazonas, Madre de Dios y Loreto (MANCO, 2003). Por su alto
contenido de grasas y proteínas de alta calidad nutricional, su rápida productividad y
rendimiento de producción, se podría decir que el Sacha Inchi está entre los recursos
vegetales de la amazonía peruana como uno de los
más prometedores.
La semilla
actualmente se consume tostada, cocida con sal, en confituras (turrón), en mantequilla y
como ingrediente de diversos platos típicos como: inchi cucho (ají con maní), lechona api
(mazamorra de plátano con maní), inchi capi (sopa de gallina con maní o sopa de res con
maní), en los cuales reemplaza al maní por su alto contenido de proteínas y aceite de alta
calidad nutricional. En algunos lugares se obtienen aceites en forma artesanal para la
alimentación y combustible de iluminación.
Los ácidos grasos esenciales linoleico, omega 6, y los omega 3, alfa linolénico, y sus
derivados EPA (eicosapentaenoico), DHA (docosahexaenoico) sintetizados por el
organismo a partir de ellos, son vitales en la prevención y mantenimiento de la salud;
cumplen una función de control y reducción del colesterol, son fundamentales en la
formación del tejido nervioso (mielinización) y del tejido ocular. Más de la mitad de la
grasa del cerebro es Omega 3, intervienen en la formación de la estructura de las
membranas celulares, transporta los nutrientes en el torrente sanguíneo, contribuye a
mantener el equilibrio del metabolismo. Algunas hormonas se producen a partir de los
ácidos grasos esenciales cumpliendo funciones muy importantes en la regulación de la
presión arterial, de la función renal, de la función inmunitaria, la agregación de las
plaquetas y son claves para la coagulación de la sangre, importantes en el proceso
inflamatorio y en la respuesta alérgica (Agroindusrtrias Amazónicas, 2003).
Las semillas de Sacha Inchi por su alto contenido de aceite compuesto mayoritaraimente
por ácidos grasos poliinsaturados, altamente inestables, deben ser procesados
32
convenientemente, es decir su contenido de humedad final no debe ser menor de su
respectivo valor de monocapa de modo de que se aumente su vida útil.
Dentro de los posibles procesos, el secado presenta: facilidad en la conservación del
producto; estabilidad a temperatura ambiente por largos periodos de tiempo; protección
contra degradación enzimática y oxidativa; reducción de su peso; etc.
El secado de productos alimentícios tiene como principal objetivo la remoción de agua del
alimento hasta un determinado contenido, en el cual la deterioración microbiológica sea
minimizada. Por eso, debido a la amplia variedad de alimentos deshidratados (“snacks”,
tes, jugos, sopas, frutas,...) presentes actualmente en el mercado y el interés en reunir
especificaciones de calidad y gasto de energía, es necesario un completo conocimiento de
la operación de secado (KROKIDA et al., 2003).
De esta forma, el presente trabajo visó estudiar el proceso de secado de la cápsula, de
secado-tostado de la semilla de Sacha Inchi (Plukenetia volubilis) a diferentes
temperaturas, determinando su efecto en el proceso y el almacenamiento utilizando dos
tipos de empaques.
Objetivo General
Estudiar el secado del fruto y de la almendra de Sacha Inchi, así como el tiempo de vida
útil en almacenamiento, visando contribuir a la obtención de productos de óptima calidad.
Objetivos específicos

Estudiar la cinética de secado de los frutos de Sacha Inchi realizados al medio
ambiente y utilizando un secador solar rural.

Evaluar la influencia de la temperatura en la cinética y velocidad de secado-tostado
de las semillas de Sacha Inchi.

Determinar los coeficientes de difusión de agua y evaluar la influencia de la
temperatura en esta propiedad.

Obtener isotermas de adsorción de las semillas secas-tostadas.

Estudiar la influencia de la temperatura y el tipo de empaque en el almacenamiento
de almendras de sacha inchi secas.
33
2.2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Aspectos Generales
El Sacha inchi (Plukenetia volubilis L.) es una planta que crece en forma silvestre y se
encuentra ampliamente distribuido en la Amazonía Peruana y en el trópico
latinoamericano. Crece desde los 100 hasta 1500 m.s.n.m y comúnmente se le encuentra en
bordes de bosque secundarios (Purmas), en cañaverales, sobre cercos vivos, alambradas y,
como “maleza” en platanales y cultivos permanentes.
En San Martín se le encuentra en toda la cuenca del Huallaga hasta en Yurimaguas, en el
Alto y Bajo Mayo, el Valle del Sisa y Áreas de la cuenca de Lamas, Shanusi y Pongo de
Caynarachi. (VALLES, 1991). No existen estadísticas oficiales sobre la producción de
Sacha Inchi en la Región y en el Pais. Las características agronómicas y su clasificación
taxonómica se encuentra detalladas por VALLES (1991), SUDIRGEB-INIEA (2006),
ARÉVALO (1990-1995). El fruto de Sacha Inchi (Figura 1) está constituido por la corteza
o cáscara primaria en un 48 % y la semilla en una proporción de 52 %. Las semillas según
la procedencia o ecotipo varían de 4 a 6 por fruto. La cáscara secundaría y la almendra,
representa el 34 % y 66 % de la semilla respectivamente, pero expresándolo en función al
fruto, la cáscara representa el 17. 68 % y la almendra el 34.32 % por lo tanto entre corteza
y cáscara hacen una proporción de 65.68 % (VELA, 1995).
SUDIRGEB-INIEA (2 006)
Figura 2.1. Fruto de Sacha inchi (Plukenetia volubilis L.)
34
2.2.2. Composición Química
La composición química de la semilla de Sacha Inchi, reportada por diferentes autores,
presenta variaciones, así el contenido de proteínas, para la mayoría de los autores, varió
desde 24,22 hasta 29 %, a excepción de un autor que reportó 33 %; el reporte del contenido
de aceite fluctuó entre 52 y 54% y del contenido de humedad desde 4,2 hasta 8,5 %
(Capitulo 1).
El perfil de aminoácidos de Sacha Inchi, en algunos aspectos, fue mejor que el de las otras
semillas aceiteras. Los niveles de leucina y lisina son más bajos que los de la proteína de la
soya, aunque igual o mayor que los niveles de la proteína de maní, semilla de algodón o
del girasol. El contenido de aminoácidos azufrados (metionina + cistina), tirosina treonina
y triptófano es mayor que en las otras oleaginosas (VELA, 1995).
El aceite del Sacha Inchi en comparación con las otras oleaginosas, posee el menor
contenido de grasas saturadas y es el más rico en ácidos grasos insaturados, llegando hasta
93.6%; en promedio esta compuesto de 48.6% de alfa linolénico (omega 3), 36.8% de
linoleico (omega 6) y 8.28% de ácido oleico (omega 9); tiene el más bajo contenido de
ácidos grasos saturados, 6.39%, en promedio 3.85% de palmítico y 2.54% de esteárico (
AGROINDUSTRIAS AMAZÓNICAS, 2003).
Braverman (1981) menciona que la importancia de los ácidos grasos polinsaturados es que
cumplen ciertas funciones fisiológicas importantes, pero como no pueden sintetizarse en el
cuerpo con suficiente rapidez deben de suministrarse en los alimentos.
2.2.3. Secado
2.2.3.1. Fundamentos y Mecanismos
El secado es probablemente el más antiguo proceso de conservación de alimentos. El
principal objetivo de la deshidratación de alimentos es aumentar su vida útil, reduciendo su
contenido de agua hasta un determinado nivel, en el cual las concentraciones de los otros
componentes sean suficientemente altas para reducir la actividad de agua, impidiendo el
crecimiento de los microorganismos responsables por la deterioración de los alimentos. De
un modo general, el proceso de secado es una operación en la cual el calor es dado a un
material que contiene agua, a fin de evaporar cierta cantidad de humedad, obteniéndose un
35
producto sólido seco; se trata de un proceso con transporte simultáneo de calor y masa,
acompañado de cambio de fase (BARBANTI et al., 1994). La transferencia de calor ocurre
durante la evaporación del agua removida de la muestra, en cuanto que la transferencia de
masa ocurre durante la remoción del agua de la superficie de la muestra por medio,
generalmente, de una corriente de aire (DINCER y DOST, 1995).
Los mecanismos de transporte de agua en el interior de los sólidos durante el secado según
FORTES y OKOS (1980) son:
•
Difusión líquida debido a la gradiente de concentración;
•
Difusión de vapor debido a la gradiente de vapor, causada por la gradiente de
temperatura;
•
Movimiento líquido debido a fuerzas capilares;
•
Flujo de líquido o vapor debido a la diferencia en la presión total, causada por la
presión externa, encogimiento, temperaturas altas y capilaridad;
•
Flujo por efusión que existe cuando el camino libre medio de las moléculas de
vapor fuera compatible con el diámetro de los poros;
•
Movimiento líquido en consecuencia de la fuerza gravitacional.
Los factores que gobiernan la velocidad de los mecanismos de transferencia arriba
descritos determinan la velocidad de secado. Estos factores son: presión de vapor del
material y del aire de secado, temperatura y velocidad de aire, velocidad de difusión del
agua en el material, espesor y superficie expuesta para secado (VAN ARSDEL, 1973).
Las características específicas de cada producto, asociadas a las propiedades del aire de
secado y el medio de transferencia de calor adoptado, determinan diversas condiciones de
secado. Entretanto, la transferencia de calor y de masa que ocurren entre el aire y el
producto es fenómeno común a cualquier condición de proceso. Así, el secado puede ser
dividido en tres periodos, conforme es presentado en la Figura 2.2.
La curva (a) representa la disminución del contenido de humedad del producto (X) en
relación al tiempo (t) durante el proceso de secado. La curva (b) muestra la velocidad o
tasa de secado del producto (dX/dt), esto es, la variación de la humedad del producto por
tiempo, en relación a la evolución del tiempo (t). La curva (c) representa la variación de la
temperatura de la muestra (T) con el tiempo (t) (BROD, 2003).
36
Figura 2. 2. Evolución del tiempo, del contenido de agua en el producto (X), de su temperatura (T)
y de la velocidad de secado (dX/dt), para aire con propiedades constantes (Brod, 2003)
La evolución de las transferencias simultáneas de calor y de masa en el descorrer del
proceso de secado hace con que esta sea dividida en tres periodos descritos a seguir:
• Periodo de inducción (periodo hasta entrar en régimen operacional): Corresponde a la
región 0 de la Figura 2.2, en la cual ocurre la adecuación del producto a las condiciones de
secado. En el inicio del proceso, la temperatura del producto es inferior a la del aire de
secado y la presión parcial de vapor de agua en la superficie del producto es baja.
Consecuentemente, la transferencia de masa y la tasa de secado también lo son. A medida
que el aire entra en contacto con el producto, temperatura de este aumenta, habiendo una
elevación en la presión de vapor de agua y la velocidad de secado. Ese proceso continua
hasta que la transferencia de calor compensar exactamente la transferencia de masa;
• Periodo de secado a tasa constante: En este periodo, correspondiente a la región 1 de la
Figura 2.2, la cantidad de agua disponible en el interior del sólido es grande, haciendo que
el movimiento del agua en su interior ocurra con velocidad suficiente para mantener las
condiciones de saturación en la superficie. De esa forma, la transferencia de humedad
ocurre como se fuese la evaporación de una masa líquida, sin haber influencia directa del
sólido en la tasa de secado. La presión de vapor da agua en la superficie es igual a la
presión de vapor del agua pura en la temperatura del producto (temperatura de bulbo
húmedo). Consecuentemente, la velocidad de secado es constante. El término de este
periodo ocurre cuando la migración de agua del interior para la superficie no consigue
compensar la tasa de evaporación da agua superficial;
37
• Periodo de tasa decreciente: Corresponde a la región 2 de la Figura 2.2, en la cual la
transferencia de calor no es mas compensada por la transferencia de masa y el movimiento
del líquido del interior del sólido es insuficiente para mantener la tasa de evaporación en la
superficie de este. Como consecuencia, la velocidad de secado comienza a descender y hay
una elevación de la temperatura de la superficie, tendiendo a la temperatura del aire de
secado. El factor limitante en este periodo es la migración interna del agua. El secado
continúa hasta que la humedad alcance el equilibrio.
2.2.3.2. Cinética de Secado
Dentro de los procesos industriales que dependen de la difusión interna, se encuentra el
proceso de secado. Muchos trabajos fueron publicados en la literatura (PARK et al., 2002,
SIMAL et al., 2005,) con el intuito de determinar las difusividades de los soluto y /o del
agua durante el proceso, y las soluciones para la 2a Ley de Fick ha sido frecuentemente
utilizada para determinar de tales parámetros (AGUERRE et al., 1985).
El secado de alimentos sólidos es un caso complejo de transferencias de calor y de masa a
través de los tejidos.
Existen diversas teorías de secado que tientan explicar los
mecanismos de migración de humedad en el interior de los sólidos durante el periodo de
tasa decreciente, como también la utilización de un gran número de modelos matemáticos
para estimar las transferencias simultaneas de calor e masa envueltas (PINTO y
TOBINAGA, 1996).
El cálculo de la cinética de secado está relacionado a la predicción del tiempo de secado
que representa un dato fundamental para el dimensionamiento y la optimización de una
planta industrial envolviendo este proceso. Las tasas de secado deben ser relacionadas para
un determinado producto y para una determinada operación (proceso y equipamiento),
pudiendo ser establecidas, como arriba mencionado, mediante estudios de transferencia de
calor y de masa, además de los posibles mecanismos de la migración interna de humedad.
Siendo así, podemos evaluar, proyectar y/o optimizar el proceso de secado (BROD, 2003);
se describirá a continuación los mecanismos que gobiernan las diferentes tasas de secado.
2.2.3.2.1. Período de secado a tasa constante
La velocidad del proceso de secado durante el periodo a tasa constante depende dos
coeficientes de transferencia de calor y masa, da área expuesta al medio de secado, de la
38
geometría de la muestra y de la diferencia de temperatura y humedad entre el vapor y la a
superficie húmeda del sólido. El mecanismo interno de migración del agua no afecta a
velocidad de secado de este período (FORTES y OKOS, 1980).
En este periodo, el agua se evapora de acuerdo con el fornecimiento de calor para el sólido
húmedo y, por tanto, la transferencia de calor gas-sólido controla el proceso. Como todo
calor transferido es convertido en calor latente, se puede representar la tasa de secado a
través de la ecuación de transferencia de masa o de la ecuación de transferencia de calor.
La presión de vapor de agua en la superficie del material es constante y, consecuentemente,
la temperatura del material es igual a la temperatura de bulbo húmedo. Despreciándose la
transferencia de calor por conducción y radiación, la tasa de secado é dada por
(Geankoplis, 1975):
(2.1)
donde:
NA = Flujo másico (kg/h.m2);
h = coeficiente de transferencia de calor (kcal/h.m2.ºC);
Ta = temperatura ambiente (ºC);
Tbh = temperatura de bulbo húmedo del aire (ºC);
v = calor latente de vaporización del agua a Tbh (kcal/kg).
2.2.3.2.2. Período de secado a tasa decreciente
Según PERRY (1984), el periodo de tasa decreciente se inicia cuando el periodo de tasa
constante termina, y la migración interna de humedad controla el proceso de secado. Si la
humedad inicial estuviera debajo de la humedad crítica, todo el secado ocurrirá en el
período de tasa decreciente. En el secado de alimentos, muchas veces, se observa
solamente el periodo decreciente, principalmente debido a las dificultades que el agua
líquida dentro del producto encuentra para alcanzar la superficie. Los mecanismos de
transporte de agua en materiales biológicos aun no han sido completamente esclarecidos,
una vez que los sistemas involucrados como las células, fibras, membranas, etc., son muy
complejos (SARAVACOS y MAROULIS, 2001).
39
De acuerdo con STRUMILLO y KUDRA (1986), el secado de estos productos se
caracteriza por presentar un importante periodo decreciente, que puede ser dividido en dos
fases distintas: en la primera fase, el agua libre presente en el producto ocupa todos los
poros del producto, sin que haya la presencia de aire. El movimiento de agua del interior
para la superficie del material ocurre por capilaridad y este mecanismo controla la
velocidad de secado. En la segunda fase, con la remoción de agua de la superficie de
evaporación, ocurre la entrada de aire en el interior del producto, que da origen a bolsas de
aire dispersas en la fase líquida dentro de los poros. Así, el flujo capilar ocurre apenas en
algunos puntos localizados. Se sabe-se que la velocidad de las reacciones que ocurren en el
interior de los alimentos es fuertemente influenciada por la variación de la humedad
durante a deshidratación. Así, numerosos estudios han sido realizados para representar el
período de tasa decreciente de secado. Eso puede ser realizado de dos maneras: la primera
es asumir que un determinado mecanismo de movimiento prevalece en el interior del
material, y desenvolver modelos para representar ese mecanismo. La segunda forma es
construir la curva de secado del material es ajustar modelos ya existentes a esa curva
(LUCCAS, 1996).
El modelo de difusión líquida, según la Ley de Fick, han presentado buenos resultados
tanto para alimentos de origen vegetal como animal, probablemente debido al hecho de que
estos productos no presentaron un período de tasa constante en las curvas características de
secado (ARAUJO, 2000). Uno de los primeros a analizar el aspecto de la difusión interna
de agua líquida en el secado fueron LEWIS (1921) y SHERWOOD (1929). La relación
fundamental es presentada en la Ecuación 2.2, que asume volumen constante:
(2.2)
CRANK (1975) presentó diversas soluciones analíticas para la ecuación de difusión,
considerando diferentes condiciones iniciales y de contorno y la difusividad constante o
variando con la humidad. En sistemas de coordenadas rectangulares (x, y, z), la ecuación
de difusión es expresada como:
(2.3)
40
Asumiendo la forma geométrica de una placa plana infinita, donde la transferencia de
humedad durante el secado es predominantemente unidireccional y considerando la
difusividad efectiva constante, la ecuación se reduce a:
(2.4)
Figura 2.3. Placa plana infinita
Despreciando el encogimiento del material durante el secado y la resistencia externa al
transporte de masa, y considerando que en la interface la humedad sea la de equilibrio
constante, las condiciones de contorno e inicial para la humedad (Figura 2.3) X son:
X = X0
t=0
-L < y < L
X = Xe
t>0
y=L
=0
t>0
y=0
Así, solución analítica, para una humedad media, de la da Ecuación (2.4) es (CRANK,
1975):
(2.5)
donde:
41
Xt = humedad media en el tiempo (g agua/g materia seca);
Xe = humedad media en el equilibrio (g agua/g materia seca);
X0 = humedad media inicial de la muestra (g agua/g materia seca);
=humedad adimensional
Def = difusividad efectiva (m2/s)
t = tiempo (s)
L = mitad del espesor (m)
Modelos empíricos también han sido utilizados para describir la cinética de secado de
varios productos. LEWIS (1921) presentó un modelo exponencial que asume que la tasa de
secado es proporcional al contenido de agua libre en el material:
(2.6)
donde:
K = constante de secado (s-1).
Esa ecuación es la expresión de la ley de enfriamiento de Newton, se fuera llevado en
cuenta que toda a resistencia al transporte de humedad se encuentra en la capa limite,
desconsiderándose el efecto en el interior del material (PINTO y TOBINAGA, 1996). La
Ecuación (2.6) es normalmente utilizada en la forma integrada y es conocida como modelo
exponencial:
(2.7)
PAGE (1949) propone la inclusión de un exponente b en el término del tiempo, para
ampliar la validad del modelo de Lewis:
(2.8)
42
2.2.3.3. Difusividad Efectiva
La difusividad efectiva de la humedad es una importante propiedad de transporte, siendo
útil en el análisis de las operaciones de procesamiento de productos alimenticios, como el
secado. Sin embargo, debido a la compleja composición y la estructura física de los
alimentos, no son conseguidas estimativas precisas de esta propiedad, siendo así necesarias
medidas experimentales (SARAVACOS y ROUZEOUS, 1984). Se puede entender la
difusividad como la facilidad con que el agua es removida del material (BROD, 2003).
La temperatura y la humedad son las variables más relevantes en comparación a otras
que afectan la difusividad efectiva, mas sin dejar de mencionar algunas como: la
composición química y física del producto, forma y tamaño, las cuales pueden adecuarse al
modelo matemático que describe el proceso de difusión (BRENNAN y WANG,1980).
2.2.4. Actividad de agua
El agua es el más importante componente presente en los alimentos, siendo el agente
controlador de la deterioración de los mismos. Entretanto, diversos alimentos con el mismo
contenido de agua difieren significativamente en perecibilidad. Esto es atribuido al fato de
como las moléculas de agua están asociadas a los substratos: agua fuertemente ligada a los
constituyentes sólidos del alimento no está disponible para el crecimiento de
microorganismos y reacciones químicas (FENNEMA, 1996). La actividad de agua es una
de las propiedades más importantes para el procesamiento, conservación y almacenamiento
de alimentos. Ella cuantifica el grado de ligación del água contenida en el producto y
consecuentemente su disponibilidad para actuar como solvente y participar de las
transformaciones químicas, bioquímicas y microbiológicas (LABUZA, 1995).
El valor máximo del actividad de agua es 1, en el agua pura. En los alimentos ricos en agua
(aw>0,90), se pueden formar soluciones diluidas con componentes del alimento en que los
microorganismos pueden crecer bien. En esa dilución, las reacciones químicas y
enzimáticas pueden tener su velocidad disminuida debido a la baja concentración de
reactivos, mas sufren fácilmente contaminación microbiológica. Cuando la actividad de
agua baja para 0,40-0,80, habrá posibilidad de reacciones químicas y enzimáticas rápidas
por el aumento de las concentraciones de los solutos, en cuanto que para actividades de
agua próximas de 0,60, se tiene un pequeño o ningún crecimiento microbiano. En regiones
43
de actividad de agua inferior a 0,30, el agua está fuertemente ligada al alimento, no siendo
utilizada por los microorganismos y para disolver componentes del alimento, lo que lleva a
las reacciones a tener velocidad tendiendo a cero, con excepción de la oxidación de lípidos,
que es considerablemente mas rápida. Las relaciones entre actividad de agua y la
preservación de los alimentos están resumidas en la Figura 2.3 (BOBBIO y BOBBIO,
1984).
Figura 2.3. Velocidad relativa de reacciones e de crecimiento de microorganismos
en función de la actividad de agua (BOBBIO Y BOBBIO, 1984)
2.2.5. Isotermas de Sorción
En la composición de alimentos frescos, el agua es el constituyente que se encuentra en
mayor proporción. La deterioración de los alimentos está íntimamente ligada a su
concentración y movilidad. La velocidad e intensidad con que ocurre la deterioración
pueden ser relacionadas con el actividad de agua (WOLF et al., 1985).
La actividad de agua (aw) es una función termodinámica, definida como la razón entre la
fugacidad del agua en la mixtura (fw) y la fugacidad del agua pura en el estado padrón (f0),
ambas a la misma temperatura. Esa magnitud puede ser interpretada como la tendencia del
agua líquida en escapar para el estado gaseoso (GAL, 1975).
Al colocarse un material biológico expuesto a una cierta humedad relativa, ocurre un
fenómeno de transferencia de masa en el sentido de alcanzar un equilibrio dinámico entre
la humedad del producto y la de la vecindad. Tal fato acontece cuando la presión de vapor
de agua en la superficie del material se iguala a la del aire que lo envuelve (TREYBAL,
1981). La comparación entre la actividad del agua y la humedad relativa de equilibrio
44
presenta una diferencia de cerca de 0,2% en la temperatura ambiente, a la misma presión
(GAL, 1975).
Así, son aceptadas las definiciones de actividad de agua descritas abajo:
(2.9)
donde:
UR = humedad relativa (%)
Pw = presión parcial de agua en el alimento;
Pv = presión de vapor de agua en la misma temperatura.
El estudio de la actividad de agua puede ser hecho a través de las isotermas de sorción.
Una isoterma é una curva que describe la relación de equilibrio del contenido total de
humedad de un alimento y la presión de vapor o humedad relativa, a una dada temperatura.
Esa relación depende de diversos factores, tales como la estructura física de la superficie
del material, composición química y afinidad con el agua. Así, cada alimento presenta
características distintas de sorción de humedad, siendo necesaria la determinación
experimental en cada producto (BRUNAUER et al., 1938).
Isotermas de sorción son importantes en el análisis y montaje de varios procesos
alimentarios, tales como preservación, secado, embalajes y mezclas. Las isotermas de
sorción pueden ser usadas para prever los cambios en la estabilidad del alimento y para
seleccionar el material de embalaje e ingredientes apropiados (ZHANG et al., 1996).
Una isoterma de sorción puede ser obtenida en dos direcciones: adsorción y desorción. La
primera es hecha cuando un material mas seco es colocado en varias atmósferas,
aumentando la humedad relativa y midiendo el aumento de peso debido a la ganancia de
agua. En la segunda, el material inicialmente húmedo es colocado sobre las mismas
condiciones ambientales utilizadas en la adsorción, siendo medida la pérdida de peso,
debido a la salida de agua (LABUZA, 1968). La isoterma de desorción posee valores de
humedad de equilibrio superiores a la isoterma de adsorción a una dada actividad de agua.
El desfase entre estas dos curvas, denominada histéresis, puede ocurrir debido a diversos
factores, tales como condensación capilar, mudanzas en la estructura física del material,
impurezas en la superficie y cambios de de fase (RAHMAN, 1995).
45
LABUZA (1968) relata que la isoterma de sorción de los alimentos puede ser dividida en
tres regiones, en función del estado físico da agua presente en el alimento. La primera
región, para valores de actividad de agua entre 0 e 0,35, representa la adsorción de una
película de agua monomolecular. La segunda región representa la adsorción de las
camadas adicionales del agua por encima de la monocapa, para niveles da actividad de
agua entre 0,35 e 0,60. La tercera región, que abarca valores de actividad de agua encima
de 0,60, representa el agua condensada en los poros del material, seguida por la disolución
del material soluble presente.
La forma das isotermas de sorción para la mayoría de los alimentos es sigmoidal. Como el
comportamiento de la sorción de agua en el material depende de su composición química e
del estado físico-químico de sus componentes, las isotermas de los alimentos difieren
considerablemente entre si. Productos con alto contenido de almidón, como los cereales,
adsorben más humedad a baja actividad de agua, comparando con productos ricos en
proteína, como la carne (WOLF et al., 1985).
SHIVHARE et al. (2004) determinaron isotermas de adsorción de hongos secos (Agaricus
bisporus e Pleurotus florida) desde 30 a 70°C, usando el método estático con soluciones
salinas saturadas. Los datos fueron ajustados a 11 modelos de sorción, siendo que el
modelo de CHUNG y PFOST (1967) presentó mejor ajuste en la faja estudiada de
temperatura. La especie Agaricus presentó comportamiento más higroscópico que la otra.
2.2.5.1. Modelos Matemáticos
Existen innúmeras ecuaciones en la literatura que son utilizadas para representar las curvas
experimentales de sorción de alimentos, siendo algunas descritas abajo: a) Modelo de
BET (BRUNAUER et al., 1938): La ecuación basada en el concepto de LANGMUIR
(1918) de adsorción de agua en la monocapa molecular, en la cual los autores modificaron
para camadas polimoleculares:
(2.10)
donde:
n = número de capas moleculares;
46
Xe = humedad de equilibrio, expresado en base seca (g agua/g sólidos secos);
Xm = contenido de humedad en la monocapa molecular (g agua/g sólidos secos);
CBET = constante de BET, que está relacionada al calor de sorción de la capa molecular,
siendo:
donde:
∆HBET = entalpia de adsorción de la monocapa (J/g);
K’ = constante de la ecuación;
R = constante universal de los gases (J/mol.K);
T = temperatura (K).
b) Modelo de BET linealizado: Es un caso especial de la ecuación de BET, cuando n
tiende a un valor infinito. Ese modelo restringe el ajuste a dos parámetros, Xm y CBET, y
presenta un ajuste satisfactorio para actividades de agua entre 0,1 e 0,5 (LABUZA,
1968).
(2.11)
c) Modelo de GAB (Guggenheim – Anderson - De Boer): constituye una extensión
del modelo de BET, resultando en una ecuación con tres parámetros, permitiendo un mejor
ajuste de los datos de sorción de los alimentos hasta actividad de agua de 0,9. La ecuación
de GAB es descrita como (Van den BERG, 1984):
(2.12)
donde:
47
CGAB y KGAB = constantes de adsorción relacionadas con las interacciones energéticas
entre las moléculas de la monocapa y las subsecuentes, en un dado sitio de sorción:
donde:
Hm = calor de la capa molecular da agua (J/mol);
n=
calor de sorción de la capa multimolecular del agua (J/mol);
c = constante de la ecuaión.
donde:
HL = calor de condensaión del vapor de agua (J/mol);
k = constante de la ecuación.
2.2.6. Almacenamiento y tiempo de vida útil
La determinación del tiempo de vida útil de un producto es un factor de importancia cada
vez mayor en el sector alimentos, generalmente sistemas muy complejos, difícilmente es
posible identificar y aislar una única reacción química, cuyo mecanismo pueda explicar
completamente los cambios observadas en su calidad en función del tiempo.
En resumen, las reacciones de transformación en alimentos son normalmente: degradación
microbiológica, senescencia, reacciones enzimáticas, oscurecimiento no-enzimático,
oxidación de lípidos, degradación de vitaminas, cambios de color, alteraciones sensoriales
y alteraciones físicas. Obviamente cada tipo de alimento presenta una reacción mas
marcante y determinante en el tiempo de vida útil.
48
El Sacha Inchi por su alto contenido de grasa y ácidos grasos insaturados es propenso a
oxidarse.
Al oxidarse el producto presenta alteraciones sensoriales que pueden ser
determinadas utilizando equipos entrenados y no entrenados, que evalúan generalmente en
una escala hedónica de nueve puntos y cuyos valores pueden ser tratados
matemáticamente.
La temperatura es uno de los parámetros mas importantes para el establecimiento de la
vida-de-anaquel de un alimento, tanto en las fases de procesamiento, como durante el
período de almacenamiento.
El análisis sensorial es definida como la disciplina científica usada para evocar, medir,
analizar e interpretar reacciones características de los alimentos y materiales que son
percibidas por los sentidos de la vista, olfato, paladar, tacto y audición..
El sabor es percibido e integrado por la mente y no puede ser definido por uno o por
diversos métodos químicos. Cuando, por ejemplo, un producto cárnico es probado por
consumidores o por un panel sensorial, ellos perciben diferencias en gusto (dulce, salado,
ácido), sensación en la boca (caliente frio, viscosidad, etc.) y aroma (DIKEMAN,1977).
Comer es el estado en el cual el sabor del alimento es liberado, sentido y juzgado por los
consumidores. Analizar la composición total del sabor / aroma de un alimento no refleja el
perfil de sabor / aroma experimentado durante la ingestión. A pesar del aumento sustancial
en la comprensión, todavía no es conocido como los varios compuestos del sabor / aroma
se combinan para producir una experiencia única de sabor / aroma (TAYLOR e
LINFORTH, 1996).
PANG BORN (1967), citado por DIKEMAN (1977), dice que la cromatografía gaseosa
puede medir volátiles, no sabor y aroma pero no hay instrumento desarrollado o
combinación de ellos que refleje la respuesta sensorial del cerebro. Y agrega que la
intensidad, mas no la aceptación, puede ser relacionada con medidas físicas o químicas.
Métodos objetivos para evaluación de la oxidación tienen merito limitado porque los
valores solo reflejan la rancidez indirectamente.
La medida de la aceptación sensorial no garantiza el suceso en el mercado, una vez que
otros factores, además de los atributos visuales y de palatabilidad, influyen en la
aceptación del consumidor, como precio, tamaño del embalaje, color, informaciones,
conveniencia y preparación, conceptos dietéticos y de salud, tamaño de la porción y
seguridad alimentaria (MILLER, 2003). Entretanto, esto nos provee de una buena
49
indicación del potencial del producto sin estas características de acompañamiento que
vengan a aumentar la aceptación del producto en el mercado.
Además de eso, el test de aceptación sensorial no mide la intención de compra, no
interfiere sobre la participación del mercado (“market share”), estos tópicos están mas allá
del fin y responsabilidad de la evaluación sensorial (STONE y SIDEL, 1992).
Según MILLER (1994b), el ambiente del análisis sensorial es extremamente importante,
una vez que puede interferir y confundir las percepciones sensoriales. Remover todos los
factores posibles o minimizar y padronizar aquellos que no pueden ser removidos, esto
asegura que la respuesta sensorial del probador es el resultado de las características del
producto, no la respuesta confundida con el ambiente en el cual la respuesta fue evocada.
Los cuidados se deben extender a todos los detalles, como evitar, en el ambiente del
análisis, olor de la preparación y de los probadores, tales como perfumes, cosméticos,
cigarro, etc.
Cuando posible, la temperatura debe ser controlada entre 22 y 24ºC y la humedad relativa
de 45 a 55% que garanticen el conforto del ambiente de análisis y la iluminación debe ser
adecuada a lo que se quiere evaluar.
El nivel de ruido debe ser reducido, tanto dentro como fuera del ambiente del análisis. Y
los probadores no deben tener contacto visual u oral entre si, evitando los comentarios
sobre las muestras.
Los probadores no deben estar con hambre en la hora de la evaluación y el panel debe ser
conducido cuando hay una gran posibilidad que ellos estén mentalmente alertas, o sea,
sometidos a la mínima fatiga mental (MILLER, 1994b).
Los consumidores saben lo que le gusta o no, mas son fácilmente influenciables. Es
importante saber como conducir una evaluación con consumidores de forma que el
resultado sea una evaluación real de la preferencia del consumidor y no lo que el
consumidor cree que se quiere oir. Por lo tanto, es importante que los consumidores no
sepan lo que exactamente está siendo testado (MILLER, 2003).
STONE y SIDEL (1992) creen que de todas las escalas y métodos de prueba, la escala
hedónica de nueve puntos, resultado de un estudio de diferentes longitudes de escala,
ocupa un nicho único en términos de su aplicabilidad general para medir la aceptación –
50
preferencia de un producto. Y concluyen que parece que esta es una escala única,
proporcionando resultados que son válidos y confiables.
Datos hedónicos proveen la información confiable, porque los consumidores son las únicas
personas que pueden indicar confiable y exactamente el grado de agrado o preferencia por
un producto (MUÑOZ e CHAMBERS IV, 1993).
Las ventajas de la escala lineal son que ella permite muchos puntos de discriminación, son
simples y fáciles de entender y usar. Y las desventajas son que la escala puede ser usada de
formas diferentes entre los probadores e son difíciles de tabular (MILLER, 1994b).
Según STONE y SIDEL (1992), los probadores para un test sensorial de aceptación deben
ser calificados, basados en criterios demográficos y de uso del producto. No será posible, o
necesario, seleccionar los probadores basado en criterios demográficos cuando son usados
empleados, y la gran mayoría de los test de aceptación envuelven empleados.
Durante su almacenamiento, como en su procesamiento, los lípidos pueden sufrir
transformaciones químicas de las cuales las mas importantes son: rancidez hidrolítica,
rancidez oxidativa y reversión. Todas son transformaciones que afectan profundamente las
cualidades sensoriales de los lípidos y son perjudiciales por sus efectos en la aceptación.
También la aceptación de los alimentos que contienen lípidos rancios es perjudicada.
Además de esos problemas sensoriales, deben ser consideradas las posibilidades de efectos
tóxicos causados por la ingestión continua y prolongada de productos rancios o revertidos
(BOBBIO y BOBBIO, 1992).
La rancidez oxidativa ocurre en lípidos que contienen ácidos grasos insaturados y que
pueden sufrir oxidación, degradación y polimerización por un mecanismo de radicales
libres. De estas transformaciones resultan aldehídos, cetonas, ácidos, alcoholes,
hidrocarbonatos, entre otros, responsables por las características sensoriales y físicoquímicas asociadas a este tipo de rancidez. La rancidez oxidativa no ocurre normalmente
con ácidos grasos saturados (BOBBIO y BOBBIO, 1992).
En la carne, pequeños aumentos en los niveles de ácidos grasos poliinsaturados en el
músculo pueden tener efectos sustanciales en el desarrollo de rancidez. Ácidos grasos
poliinsaturados son altamente susceptibles a la oxidación debido a las dobles ligaciones.
Como el aumento del grado de insaturación de los ácidos grasos, la susceptibilidad a la
oxidación y la rancidez, aumenta desproporcionalmente (TROUT, 2003). Y este mismo
autor afirma que las dos formas mas eficientes para la reducción de la oxidación de ácidos
51
grasos poliinsaturados y el desarrollo de la rancidez es la adición de vitamina E que
garantiza elevada concentración de tocoferol en la membrana celular y la otra es minimizar
el nivel de ácidos grasos altamente oxidables en la dieta, especialmente los de aceite de
pescado.
En relación al Sacha Inchi, podemos decir que si bien tiene un alto contenido de ácidos
grasos poliinsaturados, también presenta alto contenido de tocoferoles.
2.3. MATERIAL Y MÉTODOS
2.3.1. Material
2.3.1.1. Materia-Prima
Para evaluar el secado de los frutos de Sacha Inchi (Plukenetia volubilis), ecotipo Lamas,
al medio ambiente y utilizando un secador solar rural fueron utilizados frutos en estado de
madurez de cosecha (Figura 1) obtenidos en el Fundo Miraflores de la Universidad
Nacional de San Martín,.
Para el estudio del secado-tostado y de las isotermas de adsorción de las semillas de sacha
inchi fueron utilizadas semillas procedente de Chirapa, altitud: 808 msnm, distrito: Lamas;
provincia: San Martín; los análisis físico químicos fueron realizados conforme el ítem 3.3.
2.3.1.2. Secador solar rural
Fue utilizado un secador solar rural, Figura 3.1, construido con madera, bambú y cubierta
con una mica solar con las siguientes dimensiones: 4 m de largo, 3 m de ancho y 2 m de
alto.
Figura 3.1. Secador solar rural
52
2.3.2. Métodos
2.3.2.1. Secado del fruto de Sacha Inchi
Los frutos de sacha inchi fueron cosechados y secados en dos condiciones: ambientales y
utilizando un secador rural (Figura 3.2). Los frutos fueron colocados en canastillas, por
duplicado, en el interior y en el exterior del secador rural solar. El secado fue controlado
mediante el pesado de las muestras de Sacha Inchi, en una balanza de precisión, a
intervalos de tiempo predeterminados hasta las 16 horas. En el proceso de secado, para
monitorear las condiciones del aire de secado, fueron tomadas la temperatura de bulbo
húmedo y la temperatura de bulbo seco, y a partir de ellas con ayuda de una carta
psicrométrica se obtuvieron las humedades relativas.
Figura 3.2. Preparación de las muestras y control durante el secado de frutos de Sacha
Inchi
2.3.2.2. Secado de la almendra de Sacha Inchi
El secado de las almendras siguió la siguiente secuencia: pelado, o sea la eliminación de la
cascara que la cubre, seguidamente se procedió a un escaldado, 100 ºC por 30 minutos,
posteriormente fueron escurridas y finalmente fueron secadas a diferentes temperaturas.
Para los experimentos de secado de las almendras de Sacha Inchi, se utilizó un secador de
circulación forzada. Las corridas experimentales fueron conducidas a 4 temperaturas (60,
80, 100 y 120°C) y velocidad del aire de 1,25 m/s. El diámetro mayor, el diámetro menor y
53
el espesor de cada una de as almendras fueron medidos obteniéndose; a partir de estos
datos, valores medios. Durante el secado, para obtener las cinéticas de secado, el pesado de
las muestras fue realizado en una balanza analítica. Los intervalos de tiempo entre las
pesadas fueron de 15 minutos durante la primera hora de proceso, 30 minutos para las dos
horas siguientes, 1 hora, hasta las 4 horas siguientes e intervalos mayores hasta que las
variaciones de peso de las muestras fueron insignificantes. El análisis del proceso de
secado, los ajustes de los datos experimentales y el cálculo de la difusividad efectiva
fueron realizados a través da Ley de Fick para geometría de placa plana infinita (Equación
2.5). Los parámetros de este modelo fueron determinados a través de un análisis de
regresión no lineal de los datos experimentais, utilizando el Software Statistica 5.0 y
usando como método de ajuste el modelo Quasi-Newton.
2.3.2.3. Isotermas de sorción
Las diferentes humedades fueron obtenidas por método gravimétrico estático, utilizándose
soluciones salinas saturadas en agua destilada, para una determinada faja de humedad
relativa, de acuerdo con la Tabla 3.1.
Tabla 3.1. Valores de humedad relativa relacionados a las soluciones salinas saturadas
Humedad Relativa o aw
Sales
25ºC
Cloruro de litio
Cloruro de magnesio
Carbonato de potasio
Cloruro de sodio
Cloruro de potasio
Sulfato de potasio
11.3
33.1
43.2
75.3
84.3
97.3
Las muestras fueron colocadas en placas petry, por duplicado, y, en seguida, almacenados
en desecadores herméticos con las respectivas soluciones salinas que proporcionaban
diferentes valores de humedad relativa.
2.3.2.4. Análisis Físico-Químicos
Los análisis físico-químicos fueron realizados de acuerdo con el procedimiento descrito a
seguir:
2.3.2.4.1. Humedad
Las muestras fueron pesadas entre 2 y 3g y colocadas en placas petry. El conjunto fue
llevado para una estufa con circulación de aire forzada a 105°C durante 24 horas. Después
54
del secado, las placas fueron enfriadas a temperatura ambiente en un desecador y pesadas
(AOAC, 1997).
2.3.2.4.2 Cenizas
La determinación de cenizas fue realizada en una mufla. Las muestras fueron pesadas entre
3 y 5g y colocadas en capsulas de porcelana previamente incinerados, enfriadas y tarados.
El conjunto fue llevado para la estufa con circulación a vacio por 10 horas a 105°C.
Posteriormente, las muestras fueron transferidas para mufla, donde permanecieron por 8
horas a 550°C, después de la incineración, las capsulas fueron enfriados en desecadores y
pesados cuando atingieron la temperatura ambiente (AOAC, 1997).
2.3.2.4.3. Proteínas
La determinación de proteínas se realizó de acuerdo con el método de Kjeldahl, en el cual
se obtiene el contenido de nitrógeno total de origen orgánico (AOAC, 1997). Para calcular
el porcentaje de proteína de la muestra a partir de la cantidad de nitrógeno orgánico
existente, es preciso considerar que en media las proteínas poseen 16% de nitrógeno y que
son totalmente digeridas, haciendo con que el factor de conversión de porcentaje de
nitrógeno en porcentaje de proteína sea 6,25. Este factor desprecia otros compuestos
nitrogenados presentes en el alimento que son, en la mayoría, insignificantes.
2.3.2.4.4. Lípidos
La determinación de lípidos fue realizada de acuerdo con el método de soxhlet, utilizando
como solvente hexano (AOAC, 1997).
2.3.2.4.5. Fibras
La determinación de fibras alimentares en las almendras fue realizada a través de la
digestión de la muestra con solución de ácido sulfúrico y de hidróxido de sodio. En
seguida, las fibras fueron filtradas, secas en estufa de circulación y llevadas a la mufla,
para determinación del contenido de cenizas de laa fibra bruta (AOAC, 1997).
2.3.2.4.6. Carbohidratos
El contenido de carbohidratos fue determinado por diferencia.
2.3.2.4.7. Actividad de agua
Para esa determinación, fue utilizado un aparato analizador de actividad de agua (Decagon,
serie 3TE) a 25, 30 y 38°C.
55
2.3.2.5. Análisis sensorial
Las almendras de sacha Inchi, peladas y precocidas (30 minutos, 100ºC) fueron secadas a
tres temperaturas (90, 110 y 130 ºC) empacadas con dos tipos de empaque (polipropileno y
bilaminado, polipropileno/aluminio).
Las almendras de sacha inchi secas fueron sometidas a un test afectivo sensorial,
utilizándose escala hedónica, lineal, no estructurada limitada en ambos extremos con los
atributos negativos a la izquierda y positivos a la derecha. Las muestras de sacha inchi
fueron almacenadas y las pruebas fueron realizadas en diferentes tiempos hasta 3 meses de
almacenamiento y cada una por 12 panelistas. Se utilizó un diseño en bloques completo al
azar con arreglo factorial, 2 x 3; resultando 6 tratamientos y 12 bloques, observándose la
variación de los atributos sensoriales durante 3 meses de almacenamiento. Para evitar
comparación directa entre las muestras, ellas fueron servidas en diferentes platos pequeños
codificados con tres dígitos y fue ofrecida agua para limpiar el paladar entre las
muestras.La ficha dada a los probadores se encuentre en el anexo 1.
Después de terminado el panel sensorial, las distancias entre el extremo izquierdo de la
escala y el punto marcado por el probador fueron medidas, en centímetros, siendo este
valor considerado como la evaluación, o nota, dada al atributo, por el probador.
Los resultados experimentales obtenidos del análisis sensorial fueron sometidos a un
análisis de variancia (ANVA). Para estudiar el efecto de los tratamientos en las muestras,
como fuente de variación para cada atributo (olor, sabor, rancidez y crocantez).
Posteriormente, fueron obtenidas superficies de respuesta en dos tiempos de
almacenamiento (22 y 75 días).
2. 4. RESULTADOS Y DISCUSIONES
2.4.1. Secado del fruto de Sacha Inchi.
En las Figuras 4.1- 4.3 son mostradas las cinéticas de secado del fruto de sacha inchi, la
variación de las temperaturas y humedades relativas del aire fuera y dentro del secador
solar rural. En la Figura 4.1 se puede observar que la humedad final de los frutos fue
mayor cuando secado en el interior del secador y la velocidad de secado fue mayor cuando
56
secados en el exterior. Este resultado fue inesperado, pero entendible si observamos el
comportamiento de la temperatura y la humedad relativa dentro y fuera del secador. Como
puede observarse la humedad relativa en el interior fluctuó poco, inicialmente fue menor
que en el exterior y después alcanzó porcentajes mayores. La humedad relativa en el
exterior tuvo mayor fluctuación, siendo menor después de tres horas de iniciado el secado.
Esto, aunado a que la temperatura en el exterior se aproximo a la temperatura interior,
influyó en los niveles de secado alcanzados. Este comportamiento se debió, posiblemente,
a que no hubo suficiente intercambio del aire en el interior del secador, incrementándose la
humedad relativa por el vapor de agua eliminado del fruto.
Tiempo (h)
9
11
12
13
14
15
16
100
90
90
H.R interior
H.R exterior
80
80
70
70
60
60
Temperatura interior
Temperatura exterior
50
50
40
40
30
30
Humedad relativa (%)
100
Temperatura (ºC)
Peso adimensional
10
1,00
Peso en interior
Peso en exterior
0,96
0,92
0,88
0,84
0,80
9
10
11
12
13
14
15
16
Tiempo (h)
Figura 4.1. Cinética del peso adimensional, la temperatura y la humedad relativa del aire en el
interior y en el exterior del secador rural.
En las Figuras 4.2 y 4.3, en forma diferente a lo mostrado en la Figura 4.1, la humedad
del fruto en el interior del secador fue menor que la del fruto secado al medio ambiente a
las 16 horas, observándose también un comportamiento diferente de las propiedades del
aire. La temperatura del aire fue superior y la humedad relativa fue inferior en el interior
del secador, condiciones que determinaron que la velocidad de secado y la perdida de peso
sea mayor.
57
11
12
Tiempo (h)
13
14
15
16
Humedad relativa (%)
Temperatura (ºC)
10
100
80
H.R exterior
H.R interior
90
80
70
60
70
60
50
Temperatura exterior
Temperatura interior
50
40
40
30
Peso adimensional
30
1,0
0,9
0,8
Peso en exterior
Peso en interior
0,7
0,6
0,5
10
11
12
13
14
15
16
Tiempo (h)
Figura 4.2. Cinética del peso adimensional, la temperatura y la humedad relativa del aire en el
interior y en el exterior del secador rural
Tiempo (h)
11
12
13
14
15
16
100
Humedad relativa (%)
Temperatura (ºC)
10
100
90
H.R. exterior
H.R. interior
90
80
80
70
70
60
60
Temperatura exterior
Temperatura interior
50
40
50
40
30
Peso adimensional
1,0
Peso en exterior
Peso en interior
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
10
11
12
13
14
15
16
Tiempo (h)
Figura 4.3. Cinética del peso adimensional, la temperatura y la humedad relativa del aire en el
interior y en el exterior del secador rural
2.4.2. Secado de la almendra
2.4.2.1.Caracterización de la materia prima.
La almendra de Sacha Inchi (Plukenetia volubilis), de acuerdo con la metodología descrita
en el item 3.3, es presentada en la Tabla 4.1.
58
Tabla 4.1. Composición química de la almendra de Sacha Inchi
Componentes
Valor medio (%)
Humedad, %
4.08
Proteínas crudas, %
33.4
Grasa bruta, %
44.52
Ceniza, %
2.56
Comparando los resultados de la Tabla 4.1 a los obtenidos por GARCÍA (1990), VELA
(1995), BENAVIDES Y MORALES (1994), se observa que la humedad esta levemente
por debajo de los reportados por los tres primeros y muy por debajo de los dos últimos; el
contenido de cenizas determinado esta por debajo de los reportados por los tres primeros y
por debajo de los dos últimos; en cuanto al contenido de proteínas, este fue por debajo de
los reportados por la literatura, ya el contenido de grasa solo fue menor que los reportados
por VELA (1995).
Las diferencias presentadas entre los valores obtenidos en este trabajo y los de la literatura
son perfectamente comprensibles, pues cuando se trabaja con material orgánico, su
composición centesimal es función de diversos factores, tales como: época del año, región
de la cual proviene el producto, ambiente, naturaleza del substrato de cultivo, linaje, entre
otros.
Las semillas (Figura 4.4) fueron descascaradas obteniéndose las almendras que tuvieron las
siguientes dimensiones promedios en cm: largo, 1.56 ± 0.09; ancho, 1,26 ± 0.07 y espesor,
0,71 ± 0.05
Figura 4.4. Semillas de sacha Inchi
59
2.4.2.2. Cinética de secado
Las cinéticas de secado efectuadas a cuatro temperaturas (60-120 ºC) son mostradas en la
Figura 4.5. En ella se puede apreciar que las curvas son mas pronunciadas a medida que la
temperatura se incrementa, este mayor pronunciamiento es indicativo de mayor velocidad
de secado; observándose que para un determinado tiempo, las humedades disminuyen
conforme aumenta la temperatura de secado; resultados similares son reportados por
diversos autores, entre ellos, KUROSAWA (2005) y MEDINA (2003) en el secado de
hongos comestibles y filete de tilapia, respectivamente.
Humedad, kg agua/kg s.h.
0,4
Temperatura de secado
60 °C
80 °C
100°C
120°C
0,3
0,2
0,1
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tiempo (h)
Figura 4.5. Cinética de secado de las almendras de Sacha Inchi a cuatro diferentes temperaturas
2.4.2.3. Velocidad de secado
La Figura 4.6 presenta el efecto de la temperatura sobre la velocidad o tasa de secado en
función de la humedad en base seca. Analizando la Figura 4.6, se observa un efecto
positivo de la temperatura sobre la tasa de secado, o sea, la transferencia de humedad
aumenta con el aumento de la temperatura; sin embargo se observa que para humedades
por encima de 0.23 kg agua/kg ss, la velocidad de secado a 60 y 80ºC y a 100 y 120 ºC esta
60
influencia no esta clara, se precisaría de mas puntos experimentales en esa faja de
humedades para verificar este comportamiento.
0,8
0,6
2
R (kg H2O/h m )
0,7
0,5
Temperatura de secado
60 °C
80 °C
100°C
120°C
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Humedad, kg H2O/kg ss
Figura 4.6. Velocidad de secado de la almendra de Sacha inchi a diferentes
temperaturas
2.4.2.4. Modelo Matemático
La solución del modelo de Fick para placa plana y resistencia externa despreciable
(Equação 2.5) fue utilizado para determinar la difusividad efectiva, a través de un ajuste
no-lineal a los datos experimentales. Fueron utilizados cuatro términos de la serie infinita.
Los valores encontrados son mostrados en la Tabla 4.2, así como los coeficientes de
determinación (R2).
Tabla 4.2. Valores de Difusividad efectiva estimada con el modelo de Fick y el
coeficiente de determinación
Temperatura
Def (109 m2/s)
R2
60
0,286
0.929
80
0,480
0.969
100
0,780
0.986
120
2,011
0.988
61
Analizando la Tabla 4.2, se observa que el modelo de Fick se ajustó bien a los datos
experimentales, pues presentó valores de R2 superiores a 0,95, a excepción del ensayo a 60
ºC. En la Figura 4.6, están los datos experimentales y los predecidos por el modelo de Fick,
cuya ordenada expresa la humedad adimensional. KUROSAWA (2005) reportó que, a
partir de, un determinado tiempo de proceso, en el secado de hongos comestibles, el
modelo de Fick presenta una discrepancia en relación a los pontos experimentales. Esa
falta de ajuste fue explicada por el hecho de que el comportamiento de la transferencia de
humedad en el secado de alimentos normalmente no satisface las simplificaciones
asumidas en la solución de la 2a Lei de Fick: La difusividad del agua no es constante, el
sólido posee una estructura celular heterogénea, ocurre encogimiento con la evaporación
del agua, variando las dimensiones del producto.
Humedad adimensional, Xt/Xo
1,0
0,8
Temperatura de secado
60 °C
80 °C
100°C
120°C
0,6
0,4
0,2
0,0
0
5
10
15
20
25
Tiempo (h)
Figura 4.6. Ajuste del modelo de Fick a los datos experimentales de secado de
almendra de sacha Inchi
2.4.3. Isotermas de Sorción
La Tabla 4.3 relaciona los valores experimentales medios de humedad (Xe) con el actividad
de agua (aw) determinado con el aqualab 3TE, para la construcción de las isotermas de
sorción.
62
Los datos experimentales de las isotermas de sorción de la almendra precocida de Sacha
Inchi son mostrados en la Tabla 4.3.
Tabla 4.3: Valores experimentales de la humedad de equilibrio de sorción en las
temperaturas de 25, 30 y 38°C
25ºC
30ºC
38ºC
aw
X
aw
X
aw
X
0,198
0,013
0,154
0,017
0,19
0,014
0,214
0,012
0,185
0,017
0,222
0,018
0,301
0,025
0,378
0,030
0,313
0,025
0,415
0,026
0,378
0,028
0,347
0,020
0,479
0,038
0,451
0,038
0,439
0,029
0,542
0,038
0,476
0,033
0,448
0,028
0,626
0,046
0,625
0,051
0,612
0,040
0,761
0,060
0,625
0,050
0,616
0,042
0,801
0,078
0,749
0,063
0,716
0,061
0,827
0,084
0,753
0,063
0,717
0,052
0,836
0,085
0,793
0,062
0,794
0,086
0,851
0,091
0,805
0,073
0,804
0,084
0,878
0,119
0,826
0,090
0,817
0,073
0,882
0,126
0,833
0,100
0,864
0,119
0,868
0,108
Los datos experimentales de las isotermas de sorçión de las almendras de Sacha Inchi
fueron descritos por el modelo de GAB, obteniéndose también el coeficiente de
determinación (R2) Los parámetros de la ecuación, son mostrados en la Tabla 4.4. En la
misma tabla podemos observar que los valores de humedad de monocapa varían de 1.7 a
1.19 % (b.s)
63
Tabla 4.4. Constantes de ajuste de la isoterma de sorción de almendra de sacha Inchi del
modelo de Gab
Constantes
Temperatura
Xm
C
K
25
0,017
18,674
0,979
30
0,018
75,756
0,971
38
0,019
7,679
0,949
Humedad, kg agua/kg ss
0,14
0,12
25ºC
30ºC
38ºC
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
Actividad de agua
Figura 4.7: Comparación entre los valores observados y predecidos de la isoterma de
sorción de almendra de Sacha Inchi utilizando el modelo de GAB.
De acuerdo con la Figura 4.7, se verifica que la humedad aumentó con la actividad de
agua. Se verifica también que, la humedad, diferente a lo relatado por varios autores, la
humedad no decrece con el aumento de la temperatura, mostrando un comportamiento
similar, independiente de la temperatura. Según SHIVHARE et al.,(2004), la energía
cinética, asociada a las moléculas de agua presentes en los alimentos, aumenta con el
aumento de la temperatura, resultando en la disminución de las fuerzas de atracción y
consecuentemente, en la salida de agua del alimento, conduciendo a un descenso de la
humedad con la elevación de la temperatura a una determinada actividad de agua. Diversos
64
autores observaron ese comportamiento para diferentes alimentos (McLAUGHLIN &
MAGEE, 1998; SHIVHARE et al., 2004; PARK et al., 2001), el hecho que no haya
acontecido con las isotermas de las almendras indicaría, para el rango de temperatura
estudiado, la energía cinética asociada a las moléculas de agua presentes en la almendra
son similares.
2.4.4 Análisis sensorial durante el almacenamiento
Las Figuras 4.8 y 4.9 muestran las medias obtenidas de las pruebas afectivas realizadas
durante 96 dias de almacenamiento del sacha inchi seco y empacado con dos tipos de
materiales. La Figura 4.8 muestra la evolución de los atributos olor, sabor, crocantez y
rancidez durante 96 días del sacha inchi procesado a tres temperaturas y empacados con
polipropileno. De la figura podemos decir que, en el rango estudiada, la temperatura
influye en el tiempo de vida útil de las almendra, así se puede apreciar, para las almendras
que fueron procesadas a 90ºC, que hasta los 96 días, las medias de las notas de los atributos
se encuentran en torno a un 50% de la escala hedónica, o sea se puede considerar que ni
gustó ni disgustó; sin embargo para las otras temperaturas estudiadas el tiempo en que las
almendras tuvieron notas en torno a un 50% fue menor (75 días), a los 96 días, las notas
obtenidas se aproximaron mas a notas desaprobatorias, es decir, olores y sabores
desagradables y rancios.
En la Figura 4.9 se observa la evolución de los atributos estudiados durante el tiempo de
almacenamiento de almendras de sacha inchi procesadas a tres temperaturas y empacadas
en empaques bilaminados. En la figura se puede observar que, en comparación con los
resultados mostrados en la Figura 4.8, las notas alcanzadas fueron mayores, para todas las
temperaturas estudiadas, esto indica, como esperado, que el empaque bilaminado fue mas
impermeable al oxigeno que el polipropileno.
Sin embargo, se puede apreciar que el atributo crocantez obtuvo notas, en todos los casos,
por encima del 50%, esto indica que ambos materiales son bastante impermeables al vapor
de agua.
Para poder observar con más claridad la influencia de las variables en estudio se procedió a
hacer un análisis de varianza y obtener superficies de respuesta para los atributos
estudiados a los 22 días de almacenamiento. La Figura 4.10 muestra la influencia de las
variables en los atributos estudiados; en ella se puede observar que en el atributo olor
existe una influencia de la temperatura mas no del tipo de empaque, así se observa que a
65
9
Temperatura de secado, 90 ºC; empaque: polipropileno
8
7
Escala hedónica
6
5
4
3
olor
sabor
rancidez
crocantez
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Dias de almacenamiento
9
Temperatura de secado, 110ºC; empaque: polipropileno
8
Escala hedónica
7
6
5
4
olor
sabor
rancidez
crocantez
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Días de almacenamiento
9
Temperatura de secado, 130ºC; empaque: polipropileno
8
Escala hedónica
7
6
5
4
olor
sabor
rancidez
crocantez
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Días de almacenamiento
Figura 4.8. Evolución de las notas a lo largo de 96 días de almacenamiento de almendras
de Sacha Inchi procesadas a tres temperaturas y empacadas con polipropileno.
66
9
Temperatura de secado, 90ºC; empaque: bilaminado
Escala hedónica
8
7
6
5
4
olor
sabor
rancidez
crocantez
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Días de almacenamiento
9
Temperatura de secado,110ºC; empaque: bilaminado
8
Escala hedónica
7
6
5
4
olor
sabor
rancidez
crocantez
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Días de almacenamiento
9
Temperatura de secado,130ºC; empaque: bilaminado
Escala hedónica
8
7
6
5
4
olor
sabor
rancidez
crocantez
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
Días de almacenamiento
Figura 4.9. Evolución de las notas a lo largo de 96 días de almacenamiento de almendras
de Sacha Inchi procesadas a tres temperaturas y empacadas con material bilaminado.
67
Figura 4.10. Influencia de la temperatura de proceso y el tipo de empaque
(1=polipropileno; 2= bilaminado) en los atributos sensoriales a los 22 días de
almacenamiento
menores temperaturas las notas alcanzadas, para este atributo, fueron mayores y que el tipo
de empaque no tuvo mayor influencia. En relación a los atributos sabor y rancidez, se
puede apreciar que las notas alcanzadas aumentan con la temperatura hasta alcanzar un
máximo, en torno a los 100 ºC, para luego disminuir con el incremento de la temperatura,
nuevamente se observa que el tipo de empaque, a los 22 dias de almacenamiento, no tuvo
mayor influencia en estas atributos. En el atributo crocantez es notoria la influencia de la
temperatura, siendo la crocantez mayor cuando se aumentó la temperatura de proceso, no
observándose influencia del tipo de empaque.
La influencia de las variables temperatura de proceso y tipo de empaque sobre los atributos
sensoriales olor, sabor, rancidez y crocantez a los 75 de almacenamiento son mostrados en
68
la Figura 4.11. En ella se puede observar, para el atributo olor, una interacción de las dos
variables de estudio, notándose valores mayores, o sea de mayor aceptabilidad, a menores
temperatura de proceso y utilizando empaques bilaminados. Sin embargo, se puede
observar también que, para la almendra secada a 130 ºC, el tipo de empaque no influenció
En los atributos sabor y rancidez se observa mayores valores a temperaturas menores y
utilizando el empaque bilaminado, evidenciando una menor impermeabilidad al oxigeno
del empaque bilaminado. En relación a la crocantez se observa que la permeabilidad al
agua del polipropileno hace que independiente de la temperatura de proceso, la crocantez
presente valores bajos; cuando utlizado empaque bilaminado, presenta mayores valores de
crocantez cuando la temperatura de proceso fue menor.
Figura 4.11. Influencia de la temperatura de proceso y el tipo de empaque
(1=polipropileno; 2= bilaminado) en los atributos sensoriales,a los 75 días de
almacenamiento
69
2.5. CONCLUSIONES
•
Con buena circulación de aire, es mas eficiente el secado de los frutos de sacha inchi
en el interior del secador solar rural que el secado al medio ambiente.
•
La temperatura influye en la cinética de secado, aumentando la velocidad de secado
cuando se aumenta la temperatura.
•
El modelo de Fick describió muy bien los datos experimentales de la cinética de
secado.
•
Los coeficientes de difusión fluctuaron entre 0.28 x 10-9 y 2.01 x 10-9 m2/s para
temperaturas de secado entre 60 y 120 ºC.
•
El modelo de GAB presento buen ajuste con los datos experimentales de las
humedades versus la actividad de agua de la almendra de Sacha Inchi precocida,
•
Los valores de monocapa fluctuaron entre 1.7 y 1.19 g agua/g de ss, para 25 y 38ºC,
respectivamente.
•
Durante al almacenamiento, y de acuerdo con los resultados, se concluye que la
temperatura y el tipo de empaque produjeron diferencias en los atributos sensoriales de
la almendra de Sacha Inchi.
2.6. BIBLIOGRAFÍA
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p.303-
74
ANEXOS
75
ANEXO 1
Análisis Sensorial Sacha Inchi
Codigo
Nombre:
Fecha:
Por favor, marcar una aspa en donde crea que corresponde, de acuerdo al atributo indicado.
Percepción del olor:
Rancio
Sin rancidez
Percepción del Sabor
Fuerte desagradable
Rancio
Astringente
Suave, agradable
Sin rancidez
Sin astringencia
Percepción de la Textura
Sin crocantez
Crocante
Disposición de compra
no, de ninguna manera
Si, bastante
Observaciones
…………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………..