Calidad de la pulpa

MOMENTOS DE
Universidad de la
AMAZONIA
Momentos de Ciencia 9:(2), 2012
CIENCIA
Propiedades reológicas y calidad de la composición de pulpas
de Theobroma grandiflorum (Copoazú) y Theobroma bicolor
(Maraco)
Sánchez-Tovar Vladimir *
Estudiante Maestría en Ciencias Biológicas. Universidad de la Amazonia
Recibido 10 de octubre de 2012; Aceptado 13 de diciembre 2012
Resumen
El Copoazú (Theobroma grandiflorum) y el Maraco (Theobroma bicolor) son frutos típicos de la amazonia y la orinoquía. Las semillas de
estos cacaos son susceptibles de ser transformadas a chocolate, de igual manera la pulpa puede ser almacenada bajo congelación o
refrigeración, lo cual permite su utilización posterior, bien sea para comercialización o para la elaboración de otros productos
derivados de este fruto. El comportamiento reológico y propiedades fisicoquímicas (pH, °Brix, pectina, sólidos insolubles) de
pulpas de Copoazú (Theobroma grandiflorum) y Maraco (Theobroma bicolor)
almacenadas durante tres meses a diferentes
temperaturas (-8, -12 y -20 ºC) fue evaluado. Los parámetros reológicos se obtuvieron mediante la utilización de un viscosímetro
rotacional de cilindros concéntricos Basic Plus de Fungilab. Los datos de esfuerzo cortante vs. gradiente de deformación fueron
ajustados al modelo de ley de potencia (Ostwald de Waele), obteniendo un comportamiento de flujo de tipo seudoplástico (R2 >
0.90).
Palabras claves: Copoazú (Theobroma grandiflorum), Maraco (Theobroma bicolor), Almacenamiento, comportamiento reológico,
pulpa.
Abstract
Copoazú (Theobroma grandiflorum) and maraco (Theobroma bicolor) are typical fruits of the Amazon and Orinoco. The seeds of these
cocoas are likely to be transformed into chocolate, just as the pulp can be stored under freezing or refrigeration, allowing its
subsequent use, whether for marketing or for the manufacture of other products derived from this fruit. The rheological behavior of
slurries Copoazú (Theobroma grandiflorum) and Maraco (Theobroma bicolor) stored for three months at different temperatures (-8, -12
and -20 ° C) was evaluated using a concentric cylinder viscometer Basic Plus of Fungilab. Data vs shear deformation gradient were
adjusted to the power law model (Ostwald de Waele), obtaining a flow behavior of pseudoplastic type (R2 > 0.90).
Key Words: Copoazú (Theobroma grandiflorum), Maraco (Theobroma bicolor), Storage, rheological behavior
Introducción
En los diferentes países que componen la región
amazónica existen identificadas más de 200
especies promisorias (Cárdenas & Camacho 2000).
Además, la demanda de productos nativos y
exóticos es cada vez mayor, en especial para los
productos alimenticios, creando la necesidad de
una mejor comprensión de su procesamiento y las
propiedades físicas y químicas de los mismos.
Adicionalmente, la comercialización de la fruta
juega un papel importante en la vida social y las
perspectivas de empleo en los países en desarrollo
cómo Colombia.
Entre estas especies identificadas cómo
promisorias, el género Theobroma es uno de los
más antiguos y con mayor potencial para su uso
local, regional y mundial.
El Conocimiento de las propiedades reológicas
de las pulpas de los frutos es importante para la
estimación de su calidad, la comprensión de la
textura, la correlación con la evaluación sensorial,
la ingeniería de procesos, específicamente en la
escogencia de la bomba para el sistema de
transporte, el diseño de equipos requeridos para su
transformación (intercambiadores de calor y
evaporadores) y requisitos de mezcla (BarbosaCanovas; Kokini; Ma & Ibarz 1996).
Muchos de los alimentos fluidos no presentan el
comportamiento reológico simple Newtoniano, es
decir que sus viscosidades son independientes del
gradiente de deformación y de la velocidad de
corte o de cizallamiento. Para la comprensión del
comportamiento de este tipo de fluidos, se hace
necesario la utilización de modelos matemáticos
más complejos. Uno de estos modelos reológicos
*Autor para Correspondencia: [email protected]
176
Sánchez-Tovar / Momentos de Ciencia 9(2) 2012, pp: 176 -181
de mayor uso es el de Ostwald-de-Waele o
también denominado de ley de potencia (Ec. 1), ya
que encaja bien con los datos experimentales
(Branco & Gasparetto 2003):
(1) τ=K*γn
Donde τ es el esfuerzo cortante (Pa), γ es el
gradiente de deformación (s-1), K es el índice de
consistencia y n es el índice de flujo (ambos índices
adimensionales).
La viscosidad aparente de las pulpas se calculó
para cada pareja de valores de gradiente de
deformación y esfuerzo cortante, mediante la
ecuación (2), según la cual:
(2) ŋ= τ/γ
En donde es la viscosidad aparente (Pa.s), es el
esfuerzo cortante (Pa) y gradiente de deformación
(s-1).
En este trabajo se evaluó el comportamiento
reológico y las propiedades fisicoquímicas (pH,
°Brix, pectina, Sólidos insolubles) de pulpas de
Copoazú (Theobroma grandiflorum) y Maraco
(Theobroma bicolor) almacenadas durante tres
meses a diferentes temperaturas (-8, -12 y -20 ºC).
Metodología
Preparación de las muestras
Se obtuvieron los frutos de Copoazú del centro
de investigaciones Macagual y los de Maraco en la
granja productiva Maguaré, ambos sitios ubicados
cerca al municipio de Florencia Caquetá, se
seleccionaron los frutos que se encontraban con
igual grado de maduración (recién caídos al suelo),
los frutos se lavaron y se desinfectaron con
solución de hipoclorito de sodio (100 ppm de Cl),
posteriormente se abrieron y se extrajo de ellos la
pulpa mediante el corte con tijeras limpias. Este
procedimiento se realizó hasta obtener 15 kg de
pulpa tanto de Maraco cómo de Copoazú,
posteriormente se empacaron en bolsas de
polietileno con sello hermético de un kilogramo de
capacidad, se separaron en lotes de cinco
kilogramos, se rotularon y se sometieron al
proceso de congelación rápida a las temperaturas 8, -12 y -20 ºC, para las dos primeras temperaturas
se emplearon neveras caseras con regulación de
temperatura, para la tercera se empleó una nevera
de tipo industrial, estas temperaturas se
verificaron mediante el uso de un termómetro de
mercurio previamente calibrado.
Determinación de parámetros fisicoquímicos
Se realizaron las siguientes pruebas para las
pulpas de Copoazú y Maraco antes y después de
su almacenamiento:
pH: La determinación del pH se llevó por el
método potenciométrico, utilizando un pH-metro
Schott CG 824.
Pectina: El contenido de pectina fue determinado
según el Método de Ruck, descrito por Bernal
(1994).
Sólidos insolubles: El contenido de sólidos
insolubles fue determinado según el método
A.O.A.C. descrito por Fischer (1971).
Contenido de sólidos solubles (ºBrix): La
determinación de los sólidos solubles (ºBrix) fue
realizada con un refractómetro manual marca
Atago HSR500 con escala de medición entre 0 y 90
ºBrix.
Ensayos reológicos
Los ensayos fueron llevados a cabo utilizando un
viscosímetro rotacional Basic Plus de Fungilab.
Los parámetros reológicos de las pulpas en
estudio se midieron a 21oC antes y después de ser
sometidas al proceso de congelamiento. Durante
los tiempos de almacenamiento estas debieron ser
descongeladas y homogeneizadas
cuidadosamente para su medición.
Los ensayos reológicos se realizaron para cada
muestra en corridas ascendentes y descendentes
de gradiente de deformación, obteniendo datos de
velocidad angular (0,3 a 100 rpm) vs. viscosidad
aparente (cp) con torques entre el 15% y 100%.
Análisis estadístico
El análisis de los datos obtenidos fue realizado
con el programa Statgraphics 5.1 para Windows .
El análisis de varianza ANOVA fue aplicado según
un diseño factorial completamente al azar,
tomando cómo fuentes de variación tiempo y
temperatura de almacenamiento, de esta se pudo
determinar la existencia de diferencias
significativas entre los resultados (Box 1989;
Koehler 1999).
Resultados
Análisis fisicoquímicos
177
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respectivamente, durante el periodo de estudio
para las tres temperaturas de almacenamiento
(Figura 1 a la 4).
Pulpa maraco
Se encontró que para las tres temperaturas y los
tres tiempos de almacenamiento, los sólidos
insolubles presentaron un comportamiento similar
al de las pulpas de copoazú (tendencia a disminuir
durante el tiempo de estudio) con respecto a su
valor inicial (Figura 5). Lós sólidos solubles
decrecieron en todo el tiempo establecido en este
estudio, excepto para la temperatura de
almacenamiento de -20 ºC que presentó un
incremento cercano al 4% con respecto al valor
inicial en el tercer mes de almacenamiento (Figura
6).
14
1,46
1,44
Sólidos solubles (° Brix)
Sólidos insolubles (%)
Pulpa de Copoazú
Se encontró que para las tres temperaturas y los
tres tiempos de almacenamiento, los sólidos
insolubles (Figura 1), presentaron una tendencia a
disminuir durante el tiempo de estudio, excepto
para el almacenamiento a -20 ºC que durante el
primer mes se incrementó ligeramente (2,5 %) con
respecto al valor inicial. Lós sólidos solubles
(Figura 2) y el contenido de pectina (Figura 3)
presentaron poca variación durante las
condiciones establecidas para el estudio
El Ph de las pulpas decreció cerca a un 10% con
respecto al valor inicial, durante el segundo mes de
almacenamiento para todas las temperaturas
(Figura 4).
La variación de los sólidos insolubles, sólidos
solubles, contenido de pectina y pH
10
0
-8
-12
-20
1,42
1,40
1,38
1,36
1,34
1,32
Figura 1. Variación de los sólidos insolubles de la pulpa
de Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
6
4
2
0
-8
-12
- 20
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
Figura 3. Variación del contenido de pectina de la pulpa
de Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
0
0,5
1,0 1,5
2,0 2,5
3,0
Tiempo de almacenamiento (meses)
3,5
Figura 2. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de
Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
pH
Pectina (% Pectato de calcio)
8
0
0
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0
0
-8
-12
- 20
12
0
3,7
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3,0
2,9
2,8
0
-8
-12
- 20
0
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
Figura 4. Variación del contenido de pH de la pulpa de
Copoazú almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
178
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El contenido de pectina después del primer mes
de almacenamiento disminuyó para todas las
temperaturas (Figura 7).
El pH de las pulpas de maraco se incrementó
cerca de un 10% con respecto al valor inicial
durante el tercer mes de almacenamiento para
todas las temperaturas de trabajo (Figura 8).
Las Figuras 5 a la 8 presentan la variación de los
sólidos insolubles, sólidos solubles, contenido de
pectina y pH respectivamente, durante el periodo
de estudio
para las tres temperaturas de
almacenamiento.
maraco obedecen al modelo de ley de potencia en
los distintos tiempos y temperaturas de
almacenamiento. Los reogramas obtenidos (todos
con alto grado de correlación R2 > 0,9), indicaron un
comportamiento de flujo de tipo seudoplástico
como lo muestran los valores de los índices n y K
(Figuras 9,10,11y12), que concuerda con lo
enunciado para pulpas de frutas por diferentes
autores (Pelegrine et al. 2000; Vidal & Gasparetto
2000; Steffe 1996; Barbosa-Cánovas et al.,1993;
Ibarz & Lozano 1992; Fito et al., 1983).
Para los tres tiempos de almacenamiento, se
pudo observar durante los dos primeros meses una
tendencia lineal de disminución del índice de flujo
en las tres temperaturas de trabajo, después del
Determinaciones reológicas
Se encontró que las pulpas de Copoazú y de
0
-8
-12
- 20
4,5
4,4
4,3
4,2
4,1
4
3,9
7,2
7
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
0
-8
-12
- 20
4,6
4,4
4,2
pH
Pectina (% Pectato de calcio)
7,4
Figura 6. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de
Maraco almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas
0
-8
-12
- 20
0,4
7,6
0
Figura 5. Variación de los sólidos insolubles de la pulpa
de Maraco almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas
0,5
7,8
6,8
0
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
0,6
0
-8
-12
- 20
8
Sólidos solubles (°Brix)
Sólidos insolubles (%)
4,6
0,3
4
3,8
0,2
3,6
0,1
3,4
3,2
0
0
0
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
Figura 7. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de
Maraco almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
1
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
Figura 8. Variación de los sólidos solubles de la pulpa de
Maraco almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
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Para las pulpas de T. bicolor el efecto de la
temperatura de almacenamiento sobre los
parámetros reológicos fue el inverso al presentado
por las pulpas de T. grandiflorum ( a menor
temperatura de almacenamiento, mayores son los
valores en los índices de comportamiento del flujo,
a mayores tiempos de almacenamiento los índices
de consistencia tienden a disminuir de una manera
proporcional a su valor inicial.
Las pulpas de T. grandiflorum y T. bicolor
almacenadas durantes tres meses a diferentes
temperaturas (-8, -12 y -20 ºC), presentaron un
comportamiento de flujo de tipo seudoplástico, al
ajustar los valores de esfuerzo cortante vs.
gradiente de deformación al modelo de ley de
potencia o de Ostwald de Waele.
1,0
0,8
0,6
0,4
-20
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
1
0
3
1
2
Tiempo de almacenamiento (meses)
2
3
Tiempo de almacenamiento (meses)
Figura 9. Variación del índice de flujo de la pulpa de T.
grandiflorum almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
Figura 10. Variación del índice de consistencia de la
pulpa de T. grandiflorum almacenada durante tres meses
a diferentes temperaturas.
Tiempo de almacenamiento (meses)
0
-12
-8
0
0,2
Índice de Consistencia (k)
1,4
1,2
0
-8
-12
- 20
Tiempo de almacenamiento (meses)
Indice de comportamiento del fluido (n)
segundo mes continuó la reducción excepto para
la temperatura de -8 °C que presentó un ligero
aumento en dicho índice. Su valor siempre fue
menor de uno (n< 1) excepto para los tiempos de
almacenamiento dos y tres meses que fue
ligeramente mayor a este valor.
El índice de consistencia tuvo una tendencia de
disminuir con el tiempo de almacenamiento,
excepto para la temperatura de trabajo de -20 °C
donde su valor se incrementó permanentemente.
Para las pulpas de T. grandiflorum se encontró
que a menor temperatura de almacenamiento,
menores son los valores en los índices de
consistencia y a menor temperatura de
almacenamiento mayor son los valores del índice
de flujo
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
-8
-12
-20
0
3
1
2
Indice de comportamiento del fluido (n)
Figura 11. Variación del índice de flujo de la pulpa de T.
bicolor almacenada durante tres meses a diferentes
temperaturas.
0
-8
-12
- 20
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
3
0
2
Índice de Consistencia (k)
Figura 12. Variación del índice de consistencia de la
pulpa de T. bicolor almacenada durante tres meses a
diferentes temperaturas.
180
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Los índices de comportamiento de flujo y de
consistencia en pulpas de T. grandiflorum no
dependen de los parámetros fisicoquímicos:
pectina y sólidos solubles, puesto que estos
parámetros permanecieron casi constantes. Pero si
dependen de los sólidos insolubles los cuales
aumentaron a temperaturas más bajas y del pH
que en general disminuyeron con el tiempo.
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181