UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOTALLER TÉCNICO I

PRÁCTICA N°5: ELABORACIÓN DE MERMELADASI. OBJETIVOS- Conocer las operaciones necesarias para la elaboración de

mermeladas.- Aprender a controlar los parámetros más importantes durante el

proceso de elaboración de mermeladas de frutas, tales como el porcentaje de sólidos solubles (Brix), pH y tiempo de cocción.

II. GENERALIDADESLa mermelada de frutas es un producto de consistencia pastosa o

gelatinosa obtenido por cocción y concentración de frutas sanas, limpias y adecuadamente preparadas, adicionado de edulcorantes y con o sin adición de agua. La fruta puede ir entera, en trozos, tiras o partículas finas dispersas uniformemente en todo el producto.

La jalea se prepara haciendo hervir la fruta en agua o sin ella, extrayendo el jugo de esta, adicionando azúcar y concentrando la mezcla al punto en que la gelatinización se da al enfriarse. La jalea, a diferencia de la mermelada, no lleva partículas o pedazos de fruta. Una jalea perfecta es clara, brillante, transparente y de color atractivo.

La condición básica de conservación de estos productos, es la alta concentración de sólidos solubles (65-68Brix), junto con una alta acidez (pH 3.3) y un tratamiento térmico. Las consideraciones antes mencionadas producen los siguientes efectos de conservación:- El alto contenido de sólidos solubles, deprime el valor de aw del

alimento. Con una concentración de sacarosa del 65% la mermelada tiene un aw que puede estar en 0.80 a 0.85 .

- El gradiente de concentraciones que se establece entre el interior de los microorganismos y el medio, produce la deshidratación de estos, inhibiendo su desarrollo.

- El bajo pH limita la variedad de microorganismos que puedan sobrevivir y favorece la conservación.

- El tratamiento térmico elimina significativamente la carga microbiana. La elaboración de una mermelada viene a ser la manufactura de

un gel formado esencialmente por tres sustancias: PECTINA + AZUCAR + ACIDO. Otras sustancias, como conservadores y colorantes, no forman propiamente el gel, aunque hacen parte del producto final.Pectina. Es posible hacer una jalea de excelente consistencia, combinando solamente pectina, azúcar, ácido y agua destilada en las correctas proporciones. Las frutas con deficiencia en pectina pueden formar un buen gel si es que se añade este constituyente.Acido. Las frutas de baja acidez pueden formar una buena mermelada, si es que se añade este como ácido cítrico, tartárico, málico u otro ácido apropiado.Azúcar. Comunmente azúcar de caña o remolacha; también se utiliza dextrosa, levulosa, glucosa, maltosa u otros, pero no en la misma proporción que la sacarosa.LA FRUTA

La fruta para elaborar mermelada debe contener suficiente ácido y pectina, haciendo innecesaria su adición. En la práctica este ideal no es alcanzado con frecuencia. Algunas frutas contienen suficiente cantidad de ambas sustancias; algunas tienen la acidez necesaria pero no la pectina, o viceversa; finalmente otras carecen de la pectina y acidez necesarias.

Teniendo en cuenta que la acidez necesaria está en el rango de pH de 3.0 a 3.3 se da el cuadro 1 y con el fin de conocer la aptitud para la elaboración de mermelada de diversas frutas, se da el cuadro 2.

CUADRO 1pH DE ALGUNAS FRUTAS

----------------------------------Ciruelas 3.0 - 3.6 Albaricoques 3.2Guindas 3.4 Fresas 3.4 - 3.7Durazno 3.7 - 4.3 Manzana 3.2 - 3.5Mango 3.5 - 4.0 Membrillo 3.1 - 3.3Naranja 2.7 - 3.4 Papaya 5.0 - 5.3Piña 3.4 - 3.6 Melocotones 3.5Frambuesas 3.6 Cerezas 3.8Peras 3.8 - 4.2 Limón 2.5 - 2.8Chirimoya 3.5 Toronja 2.8 - 3.2Uvas 3.7 - 3.9 Tuna 5.0Tomate de árbol 3.2 - 3.7

CUADRO 2IDONEIDAD DE LA FRUTA PARA PRODUCIR MERMELADA

Frutos ricosen ácidos yen pectina

Frutas ricas en pectina pero pobres en ácidos

Frutas ricas en ácidos pero pobres en pectina

Frutas pobres en ácidos y en pectina

Manzanas ácidas

Plátanos verdes Fresas Frambuesa

Zarzamoras Higos verdes Granada Melocotón

Grosellas Peras verdes Piña Higos maduros

Uva spina Sandía Guindas Peras maduras

Uva de levante Manzanas - variedades de baja acidez

Albaricoque maduro

Frutos excesivamente maduros

Limones Ciruelas dulces Uva vinífera

Naranjas ácidas Cerezas dulces Ruibarbo

Ciruelas agrias

Concluimos entonces que para lograr un gel con las características deseadas tenemos que determinar las proporciones de azúcar y ácido, en función de las características de la pectina presente en el fruto y de la pectina que adicionáramos, si es que fuese necesario. De una manera general, se puede decir que no se consigue un gel por debajo del 50% de azúcar o por encima de un pH 4.5; por definición se precisa un 0.5% de pectina de grado 130 para obtener, con un 65% de azúcar y un pH entre 3.0 y 3.5, un gel de rigidez satisfactoria.

PECTINA DE BAJA PROPORCION DE METOXILOCuando la proporción de metoxilo de la pectina es baja, y por lo

tanto la proporción de grupos -COO - disponibles elevada, los enlaces que se establecen entre moléculas pécticas son enlaces iónicos, asegurados por cationes bivalentes, especialmente Ca ++ . Las pectinas de bajo grado de metilación, en contraste con las pectinas regulares, no requieren de azúcar para gelificar y no son tan sensibles al pH como las pectinas regulares. Este tipo de pectina dio lugar al desarrollo de las mermeladas y jaleas de bajo contenido calórico; en las cuales, el poder edulcorante del azúcar es reemplazado por la sacarina sódica u otro edulcorante de bajo poder calórico.

Siendo el ión Ca ++ el responsable de la gelatinización, esta pectina se disuelve mejor cuando el calcio está ausente, siendo así, se debe disolver primero la pectina, y cuando la solución está caliente, vertir una solución, también caliente, de calcio; como fosfato, citrato o sulfato de

calcio.Se requiere de 20 – 100 mg de calcio por gramo de pectina

EL AZÚCARLa mayoría de las mermeladas producidas industrialmente

contienen de 65 a 68.5 % de azúcar. Es evidente, por tanto, que la cantidad de azúcar, la forma en cómo es adicionado y su tratamiento durante la fase de cocción son factores importantes que afectan el producto final.

El azúcar de caña, la sacarosa, es normalmente utilizado para este fin. Los estándares de la FDA para mermeladas y jaleas permiten el uso de otros edulcorantes a parte de la sacarosa. Estos agentes edulcorantes incluyen la dextrosa o azúcar de maíz, jarabe de maíz, azúcar invertida y miel. El uso de estos azúcares diferentes a la sacarosa, tiene ciertas limitaciones que están en relación con la formación del gel. Por ejemplo la dextrosa es un azúcar simple y por lo tanto no está sujeta a una inversión en la presencia de un ácido. Además, es menos soluble que la sacarosa. El jarabe de maíz, por contener una elevada proporción de dextrosa, presenta los mismos problemas. No hay que perder de vista el hecho, de que el contenido de dextrosa en la mermelada está regulado, factor que limita la utilización del jarabe de maíz.

Durante la fase de cocción la Sacarosa sufre un cambio químico llamado Inversión. Aún no siendo la Sacarosa un azúcar reductor, por el proceso de inversión, se desdobla dando como producto Dextrosa y Levulosa. Esta reacción se da durante la cocción al existir un pH bajo (3.5) y una temperatura elevada. Esta misma reacción, también es posible conseguirla por vía enzimática con la enzima invertasa, a temperatura mucho más baja (60C) y pH más alto (pH 5).

El azúcar invertido retarda o impide la cristalización de la sacarosa en la mermelada, resultando, por lo tanto, esencial para la buena conservación del producto el mantener un equilibrio entre la sacarosa y el azúcar invertido. El azúcar invertido es mucho menos soluble en el agua que la sacarosa. Una baja inversión puede provocar la cristalización del azúcar de caña, y una elevada o total inversión, la granulación de la dextrosa. El porcentaje óptimo de azúcar invertido está comprendido entre el 35 y el 40% del azúcar total en la mermelada.

Cuando la cocción se hace en pailas al vacío, la temperatura alcanzada no es suficiente para lograr el porcentaje de inversión deseado. En estos casos se hace necesario recurrir a jarabes de glucosa o de maíz, para así evitar la cristalización. Estos jarabes imparten a la mermelada otras mejoras, como proporcionarle un aspecto más brillante y evitar el sangrado. También es posible utilizarlos en mermeladas cocidas por el procedimiento regular, se adicionan en reemplazo del 5 al 15 por ciento de la sacarosa.ELABORACIÓN

Para elaborar mermeladas, se requiere un conocimiento completo, sobre los mecanismos físicos y químicos de la composición y formación del gel pectina-azúcar-ácido-agua. A continuación se describen las operaciones más importantes.

ALMACENAJEDurante el tiempo breve de maduración y recolección de la fruta,

solamente un número limitado de fábricas tiene capacidad para convertir el fruto fresco que les entra, en mermelada terminada. La fruta que no puede emplearse inmediatamente se conserva para tratarla en fechas posteriores. Lo más recomendable, es almacenar la fruta en forma de pulpa. Por el menor peso y volumen que representa, y porque se facilita la adición de preservantes químicos.COCCIÓN

La ebullición tiene por finalidad eliminar el agua por evaporación, conseguir una mezcla perfecta de la pulpa de fruta con el azúcar y la pasteurización de la mermelada. Ayuda a disolver el azúcar y los otros ingredientes solubles. Asegura la inversión de la sacarosa. El tiempo de cocción no debe ser muy prolongado, porque podría provocarse la hidrólisis de la pectina, la volatilización del ácido y perdidas en el sabor y color. Rauch (1970) recomienda 20 minutos de cocción, como máximo. Otros autores recomiendan tiempos de cocción que van de 30 a 90 minutos, según que tipo de fruta se trate.

Para poder conseguir la adecuada estructura y consistencia en el producto, son agregados durante la cocción; los azúcares, ácidos, gelificantes y conservadores, si es que se utilizaran estos últimos. Más adelante detallaremos el cálculo de la proporción de cada uno.

Sevilla (1978), refiere que para adicionar el azúcar, esta se debe dividir en dos lotes, uno que corresponde a las dos terceras partes y otro lote que corresponde al tercio faltante. Se adiciona las 2/3 partes y se lleva a ebullición por 5 minutos, luego se adiciona el 1/3 restante, agitando constantemente. En cambio Rauch (1970), recomienda que la división sea en dos partes iguales; una primera parte se adiciona al inicio y la segunda parte luego de 3 o 4 minutos de ebullición, siempre es necesario agitar.

Respecto de la pectina u otro agente gelificante, se recomienda mezclarlo 2 a 3 minutos antes de finalizar la cocción (Cheftel, 1976). Esto debido a que, si vertiéramos la pectina al inicio de la cocción, esta perdería su poder gelificante al escindirse las cadenas poligalacturónicas.

Para evitar que la pectina forme grumos y se pueda disolver adecuadamente, es necesario mezclarla con una porción de azúcar. Se recomienda que la proporción pectina:sacarosa este en el rango de 1:5 a 1:10.

En el caso que la fruta sea deficiente en ácido, será necesario adicionar más ácido como ác. cítrico o tartárico. Previamente a la cocción, con una alícuota de pulpa de fruta, se debe hacer un cálculo de

las necesidades de azúcar para el tamaño de lote empleado. La solución de ácido que necesitaremos adicionar, la vertiremos hacia el final de la cocción; de hacerlo desde un incio, corremos el riesgo de provocar una inversión excesiva del azúcar (Rauch,1970).

El punto final de cocción se alcanza cuando la concentración de sólidos solubles es de 65Brix. Este es el límite mínimo según la Norma para Mermeladas; sin embargo, es recomendable llegar a una concentración de 68Brix, límite mínimo en el caso de una mermelada de buena calidad.

Para determinar el punto final de cocción existen diferentes métodos, siendo el más recomendable, el método del refractómetro. A continuación se describen los principales.

* Por el nivel de sólidos solubles. Se detiene la cocción cuando la lectura del refractómetro indica de 65 a 68 Brix. Si el refractómetro no tuviera la escala Brix, sería necesario hacer la transformación por medio de una tabla. No hay que olvidar, que de hacer la lectura a una temperatura de la muestra diferente a 20C, es necesario hacer la corrección.

* Por la densidad. El punto final también puede determinarse con un densímetro graduado en Brix o Balling. A temperaturas próximas al punto de ebullición, se debe detener la cocción cuando se obtiene una densidad entre 58 y 60; que corresponde a 65 o 67 Balling a temperatura ambiente.

* Por la temperatura de ebullición. El punto final se alcanza cuando el termómetro marca de 104.44 a 105C, esto a 200 metros sobre el nivel del mar. El siguiente cuadro muestra las temperaturas de ebullición de soluciones de sacarosa, de entre 64 a 68% de concentración, a diferentes altitudes.

CUADRO 3Puntos de Ebullición de mezclas de fruta y azúcar

a varias altitudes

[%] 0 m 200m 400m 600m 800m 1000m

1200m

64 104.6 103.9 103.2 102.5 101.9 101.2 100.5

65 104.8 104.1 103.5 102.8 102.1 101.4 100.7

66 105.1 104.4 103.7 103.0 102.4 101.6 100.9

68 105.7 105.0 104.3 103.7 103.0 102.3 101.6

* Por la prueba del vaso de agua. Consiste en introducir unas gotas de mermelada caliente en un vaso de agua fría, y si llegan al fondo del vaso sin desintegrtarse, es un indicativo de que la mezcla a alcanzado el punto de gelatinización (Rauch, 1970).

* Por medio de una espumadera. Se utiliza una espumadera

metálica. Esta se sumerge en la mermelada e inmediatamente se retira. Si las gotas de mermelada caen del utensilio en forma de copos, es un indicativo que el punto final esta próximo (Rauch, 1970).LLENADO Y CERRADO

La mermelada se envasa en caliente (85C), en recipientes que se cierran, preferiblemente, bajo chorro de vapor, con el fin de esterilizar la tapa y el espacio libre. Si no es posible hacer el cierre bajo chorro de vapor, debe invertirse los envases por tiempos breves, de modo que el producto caliente esterilice la parte superior del envase y la tapa.

Si el envasado se efectúa en caliente (85 a 100C), no es necesario pasteurizar; en caso contrario se tiene que esterilizar los frascos a 82C por 30 minutos, para así asegurar una conservación perfecta.ENFRIADO

El enfriamiento de los recipientes se efectúa por medio de duchas de agua o dejándolos simplemente en reposo hasta un enfriamiento completo. Debido a que la gelificación se lleva a cabo entre 50 y 60, es importante no transportar el producto hasta tanto no se haya enfriado lo suficiente.ALMACENAJE

Antes de pasar al almacenaje, se realiza una limpieza superficial de los envases y se procede al etiquetado.PROPORCIÓN DE LOS INGREDIENTESCANTIDAD DE ÁCIDO

Para bajar el pH de la fruta hasta un nivel de 3.3 es necesario añadir ácido cítrico. Para el efecto, preparamos una solución al 50% del ácido. Tomamos una porción de pulpa; por ejemplo 100g, y le añadimos la solución de ácido cítrico mientras tomamos la lectura con el pH-metro hasta llegar a 0.1 grados por debajo del valor deseado. Haciendo una regla de tres simple, proyectamos nuestra necesidad de ácido para el lote completo.CANTIDAD DE PECTINA

Para el caso utilizaremos Pectina Cítrica grado 150, que es la pectina que usualmente se encuentra en el mercado. La cantidad requerida se calcula con la siguiente regla:

1 gr de Pectina 150 gelifica 150gr de azúcarx gr de Pectina 150 gelifican 100gr de azúcar

x = 0.67gr de Pectina por cada 100gr de azúcarEste es un cálculo base asumiendo que la fruta no aporta nada de

pectina y que toda la pectina adicionada es utilizada con 100% de eficiencia. En la práctica no es así, por lo que necesitaremos hacer pruebas en lotes pequeños, para determinar las cantidades exactas a agregar de pectina. Tengamos en cuenta que existen variaciones del contenido de pectina, incluso dentro de una misma variedad de fruta, ya que la cantidad de pectina está en estrecha relación con el estado de madurez de la fruta. Con el fin de tener un estimado del contenido de pectina en una fruta podemos recurrir a un test de la pectina.

Test Pectina.- En esta prueba, 20cc de pulpa son mezclados vigorosamente con 20cc de etanol 96. Una pulpa rica en pectina formará una masa gelatinosa, una fruta de mediano contenido en pectina formará varios grumos de consistencia gelatinosa, y una pulpa pobre en pectina formará un precipitado correoso o no formará ningún precipitado.CANTIDAD DE AZÚCAR

En la literatura es común encontrar que la proporción de fruta a azúcar no se indica como 1:1 ó 1.1:1; sino en la forma 50-50, que en este caso significa 50 partes de fruta por 50 partes de azúcar. Lo común es utilizar una proporción 50-50, sin embargo, en las mermeladas y jaleas de mejor calidad la proporción de fruta aumenta hasta 60-40, cómo que en las de inferior calidad disminuye a 40-60.

En la primera forma de cálculo de las necesidades de azúcar o fruta, utilizaremos una proporción 45-55. Asumamos que tenemos 30kg de pulpa, y queremos conocer que cantidad de azúcar es necesario añadir para mantener la relación 45-55. Dividiendo 55 entre 45, obtenemos 1.22, que será la cantidad de azúcar que utilizaremos por cada unidad de pulpa. En nuestro ejemplo tenemos 30kg de pulpa, necesitaremos 30 * 1.22 36.6kg de azúcar. Si tenemos una cantidad de azúcar y deseamos conocer cuánto de pulpa hay que añadir, el procedimiento es similar. Dividimos 45 entre 55, obtenemos el factor 0.82, el cual multiplicamos por la cantidad de azúcar que disponemos, y así tendremos la cantidad de pulpa requerida. Para 36.6kg de azúcar se utilizarán 30kg de pulpa.

En la segunda forma de cálculo, partimos del contenido en sólidos solubles de la fruta, y qué cantidad deseamos de sólidos solubles en la mermelada, para así encontrar la proporción azúcar-fruta. Este método emplea una tabla, la cual se encuentra al final del informe.CONSERVADOR

El conservador (benzoato de sodio) será previamente disuelto en agua. La Norma ITINTEC establece un límite máximo del 0.1% en peso de producto elaborado. Se puede añadir desde un inicio de la cocción.III. MATERIALESDurante la siguiente práctica han sido empleados:- Mango- Azúcar- Acido cítrico- Pectina- Benzoato de Sodio- Balanzas- Refractómetro- pH-metro- Pulpeadora- Cocina semi-industrial a gas- Selladora de bolsas plásticas- Cuchillos, ollas, cucharas, etc.

- Bolsas de plástico

IV. MÉTODOFLUJO DE ELABORACIÓN DE MERMELADA DE MANGO

RECEPCION FRUTA

CLASIFICACIÓN

PESADO

LAVADO

TROCEADO

PRE-COCCIÓN

PULPEADO

INICIO COCCIÓN

ADICIÓN DE AZÚCAR

ADICIÓN DE CONSERVADOR

ADICIÓN PECTINA

FIN COCCIÓN

ENVASADOENFRIADO

ALMACENAJECLASIFICACIÓN/PESADO/LAVADO

La fruta a utilizar es seleccionada, retirándose aquellos frutos excesivamente maduros o magullados. Se pesan y luego se lavan con el fin de reducir la carga microbiana que portan en la superficie. Es posible utilizar para el lavado agua clorada 20ppm.TROCEADO

La fruta luego de lavada es troceada, momento en que también se retira la pepa. No se pela. Antes de llevarla a la pre-cocción, se pesa.PRE-COCCIÓN

La fruta troceada es cocinada por 5 a 10 minutos con el fin de blanquearla y de ablandar la cáscara, en el caso del mago.PULPEADO

Aún estando caliente, la fruta es pulpeada, utilizando una malla de calibre grueso. Al ver que la pulpa tenía la textura adecuada, se decidió que no era necesario pasarla una segunda vez por la pulpeadora, esta vez con una malla fina. Luego de pulpeada se pesó y midió grados Brix.COCCIÓN

Antes de empezar la cocción ajustar el pH a 3.4, al inicio de la cocción añadir 1/3 de la azúcar. Una vez alcanzada una concentración de 53Brix añadir otra tercera parte del azúcar mezclada con el preservante. Alcanzados los 60 Brix añadir el tercio restante del azúcar mezclado con la pectina. Utilizar 6gr de Pectina por cada kg de azúcar.FIN COCCIÓN

El punto final de cocción se determinara en base al método refractométrico, alcanzados los 68Brix se detuvo la cocción. También se leyó la temperatura y se hizo la prueba de la gota de mermelada en el vaso de agua.

ENVASADO/ENFRIADO

Cuando la temperatura descendió a 85C, se empezara el envasado en bolsas de polietileno resistentes al calor. Aproximadamente 1kg de mermelada por envase. Una vez selladas las bolsas se colocaron en un tanque con agua fría. El enfriado rápido favorece la conservación de las características de la fruta y limita el desarrollo de microorganismos.V. RESULTADOS Y DISCUSIÓNVII. CUESTIONARIO1. Mencione brevemente los controles que se realizan en la mermelada como producto final.2. Mencionar los defectos que se pueden encontrar en las mermeladas.VIII. BIBLIOGRAFIABanlieu, J. 1969. Elaboración de Conservas Vegetales. Editorial Sintes. Barcelona. España. 214p.Cheftel H. 1976. Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos. Volumen I. Editorial Acribia. Zaragoza. España. 332p.Cruess, W. V. 1948. Commercial Fruit and Vegetable Products. McGraw-Hill Book Company. New York. 906p.Guevara, A. 1985. Industrialización del Tomate de Arbol: Elaboración de Mermelada. Tesis de Grado. Univ. Nac. Agraria La Molina. 145p.Rauch. 1970. Fabricación de Mermeladas. Editorial Acribia. Zaragoza. España.Sevilla, S. 1978. Procesamiento de Papaya: mermelada, pulpa, néctar y confitado. Tesis de Grado. Univ. Nac. Agraria La Molina. 203p.