86078234 deshidratacion osmotica (1)

Por su posición y configuración, el es-

pacio geográfico del Perú es una región de

múltiples matices climáticos. Esta variedad

de ecosistemas—que dicho sea de paso,

representa una ventaja comparativa para la

agricultura y agroindustria peruanas en un

contexto de economía globalizada—

permite cultivar, cosechar y suministrar

productos en contraestación, creando opor-

tunidades de desarrollo de productos agro-

pecuarios con fines de exportación.

Sin embargo, a pesar de contar con di-

cha ventaja, el bajo nivel de articulación

entre los factores productivos vinculados a

la agroindustria hace que muchos de los

productos se pierdan debido a la falta de

soporte tecnológico para su procesamiento

y comercialización. Es inconcebible, por

ejemplo, que muchos productos naturales

permanezcan inadvertidos en sus ambien-

tes o, simplemente, olvidados por falta de

una adecuada difusión de alternativas tec-

nológicas viables.

Por consiguiente, se hace necesario

desarrollar tecnología simple, de bajo cos-

to, para preservar y dar valor agregado a

la variedad de tales productos. Esto va a

permitir al país ingresar al competitivo y

exigente mercado mundial de alimentos.

Por otra parte, una de las principales

causas de pérdida y deterioro de productos

es la cantidad de agua libre presente en los

alimentos. A expensas de este elemento

vital, muchos microorganismos proliferan,

los enzimas catalizan reacciones de degra-

dación, acelerando el deterioro o podre-

dumbre, causando pérdidas económicas

cuantiosas a la industria de alimentos.

La deshidratación es una de las alterna-

tivas de solución al problema del deterioro.

Así los productos secos ofrecen como ven-

taja la fácil manipulación, transporte có-

modo de volúmenes reducidos de produc-

to, abaratando los costos de transporte y

almacenaje y haciendo más fácil los proce-

samientos posteriores. De esta manera se

evitan pérdidas económicas.

La disminución de la actividad de agua

es el requisito fundamental para evitar pér-

Introducción

Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial

Enero 2010Enero 2010Enero 2010Enero 2010 Volumen 1, nº 1

Deshidratación Osmótica de Alimentos

Destacados:

• Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-Mecanismo de deshidra-tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de tación y transferencia de masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación masa en deshidratación osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).osmótica (DO).

• Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en Factores que influyen en el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.el proceso de DO.

• Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-Procesamiento de ali-mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.mentos por DO.

• Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la Técnicas para mejorar la deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.

• Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-Modelo cinético de Azua-ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.ra y colaboradores.

Contenido:

Ósmosis: el principio y conceptos relaciona-

dos

2

Mecanismo de la des-hidratación osmótica

4

Transferencia de masa en DO

5

Cinética y modelos matemáticos en DO

6

Factores que influyen en la DO

8

Tecnología del proce-samiento por DO

11

Procesos postrata-miento a la DO

16

Introducción 1

Técnicas para mejorar la transferencia de

masa

17

Perspectivas futuras de la DO

21

Conclusiones 22

Créditos y agradeci-mientos

23

Referencias bibliográfi-cas

23

Modelo cinético de Azuara y colaboradores

19

Carlos Alberto Suca Apaza

Guido Rene Suca Apaza

h

Solución hipertónica

Membrana semipermeable

Agua

(a)

(b)

La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-La papaya es una de las frutas prefe-

ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-ridas para la deshidratación osmóti-

ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de ca, debido a la turgencia y dureza de

su pulpa.su pulpa.su pulpa.su pulpa.

nes o jarabes concentrados de sólidos

solubles, sin cambio de fase y sin consu-

mo intensivo de energía.

Las ventajas de este método son:

evita que el producto pierda aroma u

otros compuestos susceptibles al calor,

evita reacciones de oxidación o pardea-

miento debido a la ausencia de oxígeno

en el jarabe; y es una tecnología de baja

inversión inicial en equipos. Sin embar-

go, la desventaja es que no puede apli-

carse a todos los productos. En este as-

pecto, la deshidratación osmótica es

muy selectiva.

Las frutas que presentan mejores

cualidades para el procesamiento con

DO son: piña, mango, fresas, guayaba,

papaya, melón, carambola y kiwi. Entre

los vegetales más usados están las za-

nahorias, cebollas, nabos y pimientos.

Algunos tejidos musculares de animales

y pescados también se someten a este

proceso, fundamentalmente para salazo-

narlos o curarlos con sales de nitrito. En

este caso de las carnes, los paquetes

musculares se sumergen en una solución

salina o ésta se inyecta dentro de los

músculos con ayuda de jeringas diseña-

das para este fin.

En los sistemas biológicos—desde

los más simples hasta los más comple-

jos—hay un fenómeno de difusión de

agua a través de membranas de las célu-

las que conforman dichos sistemas. Este

proceso es de tal importancia para la

supervivencia de los seres vivos que se

le ha reservado un nombre exclusivo:

ósmosis. Este fenómeno es el principio

en el que se fundamenta la deshidrata-

ción osmótica.

La ósmosis es el flujo neto de agua a

través de una membrana semipermeable,

inducida por una diferencia de concen-

traciones de soluto. Una membrana se-

mipermeable permite el paso de agua y

didas poscosecha en los alimentos; y

puede hacerse a través de los siguientes

métodos de secado: solar, al sol, deshi-

dratado con aire caliente, atomización,

liofilización, secado en microondas, en-

tre otros.

Algunos de estos métodos tradiciona-

les de secado, no obstante, desmejoran

en muchos casos la calidad de los ali-

mentos. Por ejemplo, la deshidratación

convencional puede provocar oscureci-

miento en los productos y una textura

coriácea, además de volverlos insípidos

y disminuir su valor nutricional. Otros,

como la liofilización, son poco viables,

ya que los equipos utilizados son muy

costosos y consumen energía intensiva-

mente. El cambio de fase (congelación o

vaporización), que es el fenómeno utili-

zado en algunos métodos como princi-

pio de secado, insume mucha energía,

haciendo poco viable la adopción de

dichas tecnologías.

Recientemente se ha añadido a este

abanico de métodos de secado, el proce-

so de deshidratación osmótica (DO). La

deshidratación osmótica es un método

isotérmico de remoción parcial de agua

por inmersión del alimento en solucio-

Ósmosis: el principio y conceptos relacionados


Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1

Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de Esquema que ilustra el concepto de

presión osmótica.presión osmótica.presión osmótica.presión osmótica.

Página 2


Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de Efecto del tipo de concentración de

las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos las soluciones sobre los alimentos

tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución tratados por ósmosis. En a) solución

hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua, hipotónica ocurre ganancia de agua,

b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-b) solución isotónica no hay ganan-

cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-cia ni pérdida de agua, y c) en solu-

ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de ción hipertónica hay pérdida de

agua. agua. agua. agua.

Solución hipotónica

Solución hipertónica Solución

isotónica

Entra agua en el cubo

No hay flujo de agua

Expansión Equilibrio

Sale agua del cubo

Retracción

Cubito de alimento

(a) (b) (c)

otras sustancias de bajo peso molecular

(e.g., sal), mientras que retiene a las de

alto peso molecular, como el azúcar.

Sea el sistema mostrado en la Figura

1a. El extremo inferior de un tubo de

vidrio se ha cerrado con una membrana

semipermeable, y se ha añadido un volu-

men determinado de solución altamente

concentrada. Luego, el tubo es colocado

en un recipiente más grande que contie-

ne solvente puro (en este caso agua).

Debido a la diferencia de concentracio-

nes, el agua se difundirá a través de la

membrana y ascenderá por el tubo, hasta

alcanzar un estado de equilibrio dinámi-

co. La altura h (diferencia entre la altura

inicial y la altura alcanzada en el equili-

brio) mostrada en la Figura 1b es pro-

porcional al nivel de concentración ini-

cial de la solución contenida dentro del

tubo.

Este equilibrio se alcanza debido a

que la solución concentrada contenida

dentro del tubo se diluye progresiva-

mente como consecuencia del paso de

agua a través de la membrana. Esto hace

que la fuerza osmótica de la solución se

iguale con la del solvente puro, desapa-

reciendo la diferencia de concentracio-

nes que inducía el paso de agua al inte-

rior del tubo. Como resultado, la altura h

se estabiliza y no asciende más.

El equilibrio dinámico se refiere a

que el agua continúa entrando y saliendo

del tubo a través de la membrana, con la

diferencia que antes lo hacía en mayor

proporción hacia el lado de mayor con-

centración.

Presión osmótica es la presión ejer-

cida por la altura de agua (h) de la Figu-

ra 1b. En otras palabras, la presión os-

mótica es la presión necesaria para re-

vertir el proceso de ósmosis presentado

en la Figura 1, y volver a las condicio-

nes iniciales.

Solución hipotónica es aquella que

tiene una baja concentración de sólidos

con referencia al producto a deshidratar.

Para ver su efecto sobre el alimento,

veamos la Figura 2.

Solución isotónica es aquella que

tiene una concentración de sólidos igual

a la del producto; por lo tanto, no existe

ósmosis o difusión de agua.

Solución hipertónica es la que tiene

una mayor concentración de soluto de-

terminado en relación al producto a ser

deshidratado, y es el usado en la DO.

Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que Las zanahorias son hortalizas que

son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de son preferidas para el proceso de

DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-DO, debido a las características me-

cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.cánicas de su pulpa.

“La deshidratación

osmótica es un

método isotérmico de

remoción parcial de

agua por inmersión

del alimento en

soluciones o jarabes

concentrados de

sólidos solubles, sin

cambio de fase y sin

consumo intensivo de

energía”

Volumen 1, nº 1

Página 3

1

0 0

M/Mo

D1 D2 D3

1 0

∆x

Distancia relativa

Células desintegradas

Células en transición

Células intactas

Zp


Mecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. ZMecanismo de deshidratación osmótica en un material biológico. Zpppp y M/My M/My M/My M/M0000 son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración son el índice de desintegración

celular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. Dcelular y el contenido de humedad relativa, respectivamente. D1111, D, D, D, D2222, y D, y D, y D, y D3333 son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del son los coeficientes de difusión del

agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-agua desde el centro del material hasta el frente de difusión, a través del frente y a través del material trata-

do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. do osmóticamente hacia la solución osmótica. ∆∆∆∆x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil x es el espesor del frente de deshidratación móvil

(Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS, (Reproducido con permiso de Trends in Food Science & Technology (13), Rastogi NK, Raghavarao KSMS,

Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer, Niranjan K y Knorr D Recent developments in osmotic dehydration: methods to enhance mass transfer,

2002).2002).2002).2002).

La deshidratación osmótica se basa

en la ósmosis para remover agua del

alimento. Esta remoción se da general-

mente por difusión. La difusión de agua

u otros fluidos o gases a través de siste-

mas no biológicos homogéneos es fácil

de describir y modelar matemáticamen-

te. La complejidad se da cuando el me-

dio en el que el agua se difunde es muy

heterogéneo y presenta cambios durante

el desarrollo de la difusión. Los alimen-

tos son sistemas biológicos heterogé-

neos, por lo tanto el curso que sigue el

agua durante la difusión y la velocidad

de deshidratación son muy variables y

dependen de la constitución del tejido y

de la disposición celular de la estructura

del alimento.

En la década de 1980, la mayoría de

las investigaciones relacionadas con la

deshidratación osmótica no consideraba

la naturaleza variable del tejido del ali-

mento en el modelado matemático de la

DO. No obstante, a partir de 1998, se

hacen profusos estudios sobre la deshi-

dratación osmótica con inclusión de mu-

chas variables relacionadas principal-

mente a la estructura microscópica y sus

efectos en la dimensión hedónico-

sensorial.

Rastogi y colaboradores (2002) desa-

rrollaron un modelo (Figura 3) que des-

cribe los cambios que ocurren en un sis-

tema alimentario durante la deshidrata-

ción osmótica.

Se propone que el frente de deshidra-

tación (∆x) se desplaza durante el proce-

so hacia el centro del alimento. El paso

Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son Patatas enteras. Su rodajas son

sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino sometidas a DO en medio salino

para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su para salazornarlo y completar su

procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.procesamiento con fritura.

Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas Las raíces de camote son sometidas

a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un a procesos de fritura después de un

proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica. proceso de deshidratación osmótica.

La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-La figura muestra una raíz que con-

tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de tiene una apreciable cantidad de

carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por carotenoides, que se manifiesta por

el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su el color naranja que presenta su

pulpa.pulpa.pulpa.pulpa.

“Los alimentos son

estructuras celulares

heterogéneas y

complejas, lo que

hace difícil modelar

la transferencia de

masa que ocurre en la

deshidratación por

DO”

Mecanismo de la deshidratación osmótica


Página 4

de este frente a través del alimento pro-

voca una desintegración celular en la

región deshidratada. El agua es transpor-

tada a través de tres regiones definidas y

con características propias y distintas. El

agua se difunde desde el centro del ma-

terial hacia el frente de deshidratación,

luego hay difusión a través del frente y,

finalmente, difusión de agua en la sec-

ción del material tratado osmóticamente.

En principio, el agua se difunde de la

capa exterior de la muestra hacia el me-

dio osmótico. Esto genera una presión

osmótica en la superficie del alimento,

la cual tiende hacia un valor crítico. Una

vez alcanzado dicho valor, la membrana

celular se rompe y la célula se encoge.

Como consecuencia, hay una reducción

desmesurada en la proporción de células

intactas, lo cual se ve reflejado en un

incremento del índice de permeabiliza-

ción (Zp). En otras palabras, Zp es un

parámetro integral que indica la reduc-

ción relativa de células intactas.

Al proseguir con la deshidratación

osmótica, el frente de deshidratación ∆x

continúa desplazándose hacia el centro

del alimento. La característica principal

de este frente es que el proceso de deshi-

dratación que se da ahí es muy rápido

debido a la presión osmótica ejercida

por la concentración de la solución.

En la región central del alimento, las

células del tejido alimentario están in-

tactas. El coeficiente de difusión de agua

(D1) en esta región es mucho menor que

en las otras regiones; es decir que

D1<<D3<<D1. En la Figura 3 también

están representados los perfiles del índi-

ce de desintegración celular (Zp) y el

contenido relativo de humedad del pro-

ducto (M/M0). Este modelo es quizá el

mejor planteamiento del mecanismo de

deshidratación osmótica a nivel celular

en medios heterogéneos como los ali-

mentos de origen vegetal.

Hasta aquí sabemos que la deshidra-

tación osmótica es un proceso de remo-

ción parcial de agua por contacto directo

del alimento con un medio hipertónico.

También sabemos que esta remoción se

basa en el fenómeno natural no destruc-

tivo de la ósmosis, a través de las mem-

branas celulares. Sin embargo, no hemos

mencionado aún sobre los flujos de ma-

teria que ocurren durante el proceso.

Existen dos flujos de transferencia de

masa muy importantes que están involu-

crados en la deshidratación osmótica. El

primero es el movimiento de agua desde

el alimento hacia el medio y, el segundo,

es el flujo de soluto del medio hacia el

tejido alimentario. Entonces, la deshi-

dratación osmótica es un proceso de

transferencia de masa por contradifusión

molecular; es decir, la difusión de agua

está acompañada por una simultánea

difusión, en sentido contrario, de solutos

de la solución al tejido (Figura 4).

A través del control de la concentra-

ción de la solución y del peso molecular

del soluto se puede inducir tanto a una

deshidratación osmótica como a una

impregnación por inmersión

Volumen 1, nº 1

“...La deshidratación

osmótica es un

proceso de remoción

parcial de agua por

contacto directo del

alimento con un

medio hipertónico.”

Transferencia de masa en DO

Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-Rodajas de kiwi. La frescura y natu-

raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-raleza exótica de esta fruta son as-

pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar pectos fundamentales al desarrollar

productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-productos elaborados por deshidrata-

ción osmótica.ción osmótica.ción osmótica.ción osmótica.

Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-Manzanas deshidratadas osmótica-

mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente mente son productos de excelente

calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-calidad. La manzana es muy suscep-

tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es tible al pardeamiento, por ello es

adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por adecuado para el tratamiento por

DO.DO.DO.DO.

Página 5


Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en Patrón de transferencia de masa en

un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una un material celular inmerso en una

solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con solución osmótica (Reproducido con

permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-permiso de Food Reviews Internacio-

nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-nal 18(4), Shi J, Le Maguer M Osmo-

tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-tic dehydration of foods: mass trans-

fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).fer and modeling aspects, 2002).

Material celular Solución osmótica

Agua y sólidos naturales

Gas

Solutos osmóticos

Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-Anillos de piña listos para ser deshi-

dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta dratados osmóticamente. Otra fruta

tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-tropical muy apetecida por sus cuali-

dades refrescantes.dades refrescantes.dades refrescantes.dades refrescantes.

(hinchamiento). Usando altas concentra-

ciones de soluto (generalmente de 50% a

80%), el agua sale del alimento hacia el

medio osmótico; es decir se logra una

deshidratación. Junto con el agua, algu-

nos solutos naturales tales como ácidos

orgánicos, azúcares reductores, minera-

les, pigmentos, entre otros, pueden tam-

bién fluir desde el tejido vegetal hacia la

solución (Figura 4).

La mayor tasa de transferencia de

agua, desde el tejido hacia el medio,

ocurre hasta las dos a tres primeras ho-

ras de inmersión (Figura 5). Después, la

diferencia en el contenido de agua entre

el producto y la solución osmótica tien-

de a cero, hasta que eventualmente al-

canza un estado de equilibrio dinámico

de transferencia molecular. En las últi-

mas etapas del proceso, la ganancia de

sólidos, no obstante, continúa debido a

que el gradiente de concentración es

todavía muy alto.

Se podría decir que ocurre lo contra-

rio cuando el alimento se sumerge en

una solución de baja concentración

(hipotónica). En este caso, la ganancia

de sólidos por parte del alimento es ma-

yor en comparación al desalojo de agua

del producto.

La cinética de la deshidratación os-

mótica se describe generalmente a través

de los siguientes términos: pérdida de

agua (WL), ganancia de sólidos (SG) y

reducción de peso (ML).

En materiales porosos, como los teji-

dos de diversos alimentos, las cavidades

de gas, paredes celulares y espacios inter

y extracelulares pueden influir en la ci-

nética del transporte de masas. En estas

estructuras heterogéneas, el agua puede

ser transportada simultáneamente por

difusión molecular, difusión líquida,

difusión de vapor (a través de flujo de

gas), flujo hidrodinámico, transporte

capilar y difusión superficial. Frecuente-

mente, ocurre transporte de agua por

combinación de estos mecanismos debi-

do a la mencionada complejidad de la

estructura del tejido. Entonces, la cinéti-

ca de la transferencia de masa depende

de la estructura tisular del alimento así

como de los parámetros de proceso.

En alimentos como frutas, verduras,

pescado y carne, el contenido de agua, la

madurez de la célula, estructura del teji-

do, la porosidad, y la geometría de las

piezas inmersas en solución osmodeshi-

dratante influyen sobre la velocidad de

pérdida de agua, ganancia de sólidos y

pérdida de peso.

Con el fin de optimizar el proceso de

DO tenemos que desarrollar y utilizar

expresiones cinéticas que reflejen ade-

cuadamente los procesos de transferen-

cia de masa existentes. Esto puede ha-

cerse a varios niveles de detalle. Por

ejemplo, puede desarrollarse cada uno

de los mecanismos de transferencia de

masa que existen dentro de la célula y

luego escribir el conjunto global de

ecuaciones que las describen. Dicho mo-

delo, más bien, sería demasiado detalla-

do para propósitos tecnológicos, aunque

“La cinética de la

deshidratación se

describe a través de:

pérdida de agua,

ganancia de sólidos y

reducción de peso”


Cinética y modelos matemáticos en DO

Página 6

0

10

20

30

40

50

60

70

0 30 60 90 120 150 180

WL, SG (%)

Tiempo (min)

WL (%)

SG(%)


Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de Pérdida de agua (WL) y ganancia de

soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso soluto osmótico (SG) en un proceso

de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica de deshidratación osmót ica

(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT(Reproducido con permiso de MAT————

Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH Serie A 4, Spiazzi EA, Mascheroni RH

Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica Modelo de deshidratación osmótica

de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).de alimentos vegetales, 2001).

El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-El mango es otra de las frutas prefe-

ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es ridas para DO. Esta fruta tropical es

muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como muy apreciada no solamente como

fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada fruta entera sino también procesada

mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.mínimamente o por DO.

desde luego puede ser de interés para los

científicos de alimentos. Por el contra-

rio, un mecanismo menos detallado pue-

de ayudarnos a describir el fenómeno de

deshidratación.

Las investigaciones avocadas a desa-

rrollar modelos para describir la deshi-

dratación por ósmosis, han seguido una

de dos corrientes. La primera es una

aproximación macroscópica, donde se

asume que el tejido es homogéneo y por

consiguiente, el modelamiento es el re-

sultado de una suma acumulada de las

propiedades individuales de las células.

El segundo, en cambio, reconoce la he-

terogeneidad del tejido y se basa en la

microestructura celular.

Los modelos macroscópicos existen-

tes generalmente están basados en el

modelo de Fick para estado no estacio-

nario:

La solución a esta ecuación diferen-

cial incluye soluciones analíticas, numé-

ricas y gráficas. Además, para aplicar

los modelos macroscópicos, es necesario

mantener constante la concentración de

la solución o tener un volumen fijo de la

misma; condiciones que son difíciles de

alcanzar o mantener en la práctica a ni-

vel de planta.

La mayor limitación de estos mode-

los es que los coeficientes de transporte

que se obtienen son globales. Esto no

permite disociar las contribuciones indi-

viduales de cada fenómeno de transfe-

rencia de masa ni tomar en cuenta las

probables interacciones entre los flujos

de agua y sólidos.

Los modelos microscópicos, por su

parte, han encontrado gran desarrollo

debido a que la estructura celular juega

un papel importantísimo en los mecanis-

mos de transporte. El modelamiento mi-

croscópico es muy desafiante ya que

intenta tomar en cuenta los cambios in-

ternos que se dan a lugar cuando el solu-

to penetra al tejido alimentario. En estos

modelos se han tomado en cuenta las

propiedades del material como la difusi-

vidad, turtuosidad y porosidad; así como

las propiedades de la solución, tales co-

mo la viscosidad, difusividad y densi-

dad. También se han considerado las

condiciones de procesamiento

(temperatura y forma de la muestra).

A pesar de los esfuerzos puestos por

investigadores en desarrollar modelos

matemáticos para la deshidratación os-

mótica, el desarrollo de un modelo que

permita describir matemáticamente el

proceso completo está aún lejos de ser

alcanzado; debido a la complejidad y la

cantidad de variables participantes en la

deshidratación osmótica.

z

CD

z

C ii

i

∂∂

∂∂

=∂∂

θ

Volumen 1, nº 1

Página 7

La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una La turgencia de este pimiento es una

característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para característica fundamental para

llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-llevar a cabo un proceso de deshidra-

tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.

En las últimas décadas, se han estu-

diado exhaustiva y extensivamente los

factores que afectan al proceso de deshi-

dratación osmótica.

La comprensión del efecto de los

factores sobre la DO es muy importante.

No todos los alimentos responden igual-

mente a las condiciones de procesamien-

to. Por ello, un conocimiento completo

de dichos factores nos ayudará a expli-

car, por ejemplo, la cinética de deshidra-

tación que vimos en la sección anterior;

así como la distribución de la ganancia

de sólidos. La intensidad de la DO vie-

ne, por tanto, determinada decisivamen-

te por los factores que detallaremos a

continuación.

Los factores que influyen en la DO

se pueden clasificar en: a) factores in-

trínsecos y b) factores extrínsecos. Los

factores intrínsecos son las característi-

cas físicas, químicas y bioquímicas pro-

pias del alimento, mientras que los fac-

tores extrínsecos son externos a la natu-

raleza del alimento; tienen que ver, más

bien, con las características del medio,

es decir, de la solución y de los paráme-

tros del proceso.

Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos. Pulpa de mango trozada en cubos.

Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-Es esencial que éstos sean del mis-

mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor mo tamaño para obtener mayor

eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.eficiencia en el proceso de DO.

“No todos los

alimentos responden

igualmente a las

condiciones de

procesamiento”

Factores que influyen en la DO

Factores intrínsecos

Los factores intrínsecos que más

afectan a la DO son: la naturaleza del

alimento y, sólo en algunos casos, el

tamaño y forma del alimento.

Naturaleza del alimento

Los alimentos son derivados de orga-

nismos vivos, que están compuestos de

células. La estructura de estas células es

uno de los contribuyentes de la caracte-

rística textural de los alimentos. Por

ejemplo, la dureza de la pulpa de za-

nahoria es una característica esencial

para llevar a cabo un proceso óptimo de


La variabilidad observada en los ali-

mentos está relacionada principalmente

con la compactación del tejido, conteni-

do inicial de sólidos solubles e insolu-

bles, espacios intercelulares, presencia

de gas, relación entre las diferentes frac-

ciones de pectina (pectina hidrosoluble y

protopectina) y nivel de gelificación de

la pectina.

Por ejemplo, la compactación está

directamente relacionada con la densidad

aparente de los alimentos y ésta, a su

vez, tiene que ver con la porosidad. En

algunos estudios se ha demostrado que

una mayor porosidad del tejido, aumenta

la velocidad de transferencia de masa;

por lo tanto, el proceso de DO toma me-

nos tiempo.

Tamaño y forma

Para los casos de fresas, moras u

otros frutos de igual apariencia, el redu-

cido tamaño y la forma son fundamenta-

les para una adecuada velocidad de des-

hidratación, ya que hay un área mayor

expuesta al medio osmótico por unidad

de peso de alimento. En este caso, los

frutos se procesan enteros, pues no nece-

sitan mayor reducción de tamaño.


Página 8


Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-Efecto de la temperatura de la solución osmótica sobre la pérdida de agua (WL) a concentra-

ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food ción constante de sal (5%) en la DO de cebollas (Reproducido con datos de Journal of Food

Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic Engineering 78, Sutar PP, Gupta DK Mathematical modeling of mass transfer in osmotic

dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).dehydration of onion slices, 2007).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 20 40 60 80 100

WL (%)

Tiempo (min)

28ºC 43ºC 58ºC

Dentro de los factores extrínsecos

que más influyen en el proceso de DO

podemos citar a los siguientes: tempera-

tura, tiempo de proceso, relación solu-

ción osmótica:alimento, agitación duran-

te el proceso, tamaño y forma del ali-

mento y tipo de soluto osmótico.

Temperatura

Como en la mayoría de los procesos

de deshidratación, la temperatura es un

factor importante en la DO. En la Figura

6 podemos ver que, los procesos de DO

a mayores temperaturas generalmente

promueven una pérdida de agua mucho

más rápida que los conducidos a bajas

temperaturas. Esto se debe a que la tem-

peratura disminuye la viscosidad de la

solución osmótica y ello promueve que

ésta fluya con menos dificultad dentro

de la heterogénea conformación del teji-

do alimentario.

Sin embargo, la aplicación de tempe-

raturas por encima de 60ºC puede indu-

cir a daños contra la integridad del tejido

alimentario. Además, las elevadas tem-

peraturas pueden causar pardeamiento

interno y ocasionar pérdidas de com-

puestos termolábiles (i.e., vitaminas,

compuestos aromáticos, entre otros).

Algunos parámetros de temperatura usa-

dos son: temperatura ambiente, 25, 30,

40ºC

Tiempo de proceso

La pérdida de agua y ganancia de

sólidos es mayor durante las primeras

horas del proceso. Luego, disminuye

drásticamente como consecuencia de la

progresiva disminución de la presión

osmótica.

En realidad, el tiempo de proceso

está en función de las condiciones de

deshidratación y de las características

del alimento.

Relación solución:alimento

La relación solución osmóti-

ca:alimento expresa la cantidad de solu-

ción requerida por unidad de peso del

alimento a procesar.

Este factor es importante en el proce-

so de DO. Cuando se sumerge el ali-

mento en la solución, éste va perdiendo

agua de manera progresiva y a una velo-

cidad directamente proporcional al nivel

de concentración de la solución. El agua,

por tanto, diluye la solución osmótica a

la misma velocidad con que fluye desde

el alimento. Esto provoca un descenso

muy pronunciado de la fuerza osmótica

Factores extrínsecos

Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa Por su reducido tamaño y pulpa

apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes apetitosa, las fresas son excelentes

materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-materias prima para obtener produc-

tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.tos deshidratados por DO.

Volumen 1, nº 1

Página 9

y, a causa de ello, el proceso de DO se

dilata, creando pérdidas en la productivi-

dad y rentabilidad del proceso.

Una forma de mantener constante la

concentración de la solución osmótica,

es utilizando soluciones osmóticas en

exceso en comparación con el alimento

a deshidratar; o sea, utilizar relaciones

altas de solución:alimento, del orden de

5:1. Si bien esta medida es viable a nivel

de laboratorio y planta piloto, a nivel

industrial en cambio, significaría una

sobredimensión de equipos de planta.

Se han llevado a cabo estudios donde

la solución es recirculada y reconcentra-

da por evaporación, tal como lo veremos

más adelante. A pesar de las dificultades

señaladas, la relación solución osmóti-

ca:alimento está generalmente en el ran-

go de 2:1 a 4:1.

Agitación en el proceso

La agitación es una operación física

que hace a la solución más uniforme,

eliminando gradientes de concentración,

temperatura y otras propiedades. Los

trabajos de investigación han mostrado

que con la agitación se obtienen valores

de coeficientes de transferencia de masa

mucho mayores. La agitación influye en

la pérdida de peso del producto, a la vez

se asegura que las soluciones concentra-

das sean renovadas en la vecindad del

alimento, cuando éste está sumergido en

el viscoso fluido osmodeshidratante.

El nivel de agitación va desde 80 a

120 rpm. La configuración del rodete y

la velocidad de agitación no deben dañar

el tejido alimentario.

Tamaño y forma

Si introdujéramos los alimentos en

forma entera, no lograríamos el producto

con las características deseadas. Por

ello, se deben reducir de tamaño. Sabe-

mos que cuanto mayor es el área super-

ficial con respecto al volumen, mayor

será el área de contacto con la solución,

por consiguiente, mayor será la veloci-

dad de deshidratación.

Para mejores resultados, también es

necesario que las unidades trozadas de

alimento sean de la misma geometría y

del mismo tamaño. La Tabla 1 muestra

algunas formas en las que se pueden

reducir de tamaño diversos alimentos.

Alimento Geometría Ejemplificación

Piña, melón, papa-ya

Cubos

Bayas, frambuesas, fresas, moras, gro-sellas, ciruelas, duraznos.

Enteras o mitades.

Pera, manzana, kiwi, pomelo, man-go, piña, papaya, plátano, carambola

Rodajas, cu-bos.

Manzana, piña Cubos, tiras.

Cebollas, pimientos Cubitos

Patatas, camote Rodajas, ti-ras, cubos

Carnes rojas Paquetes musculares, filetes

Carnes de pescado Tiras, filete

Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1

Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de Distintas geometrías de reducción de

tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-tamaño en alimentos para deshidra-

tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.tación osmótica.

El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas El tomate presenta muy buenas

propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por propiedades para deshidratarlo por

ósmosis.ósmosis.ósmosis.ósmosis.


Página 10

Tipo de agente osmótico

La correcta elección del soluto osmó-

tico depende de diversos factores. La

calidad organoléptica del producto final

es considerada como uno de los factores

influyentes más importantes. Otro crite-

rio a tomar en cuenta es el costo del so-

luto y el grado con que deprimen la acti-

vidad de agua. También hay que consi-

derar el grado de solubilidad del soluto

en agua.

Los solutos más usados, debido a su

disponibilidad y bajo costo, son la sal y

el azúcar. Sin embargo, se pueden usar

solutos que sean miscibles en agua, tales

como la dextrosa, jarabes de almidón,

etanol y polioles.

Según el fin que se persiga, se puede

usar una combinación de estos solutos.

La Tabla 2 muestra las características de

los solutos osmóticos comúnmente utili-

zados en DO.

Por otro lado, se suelen agregar fre-

cuentemente algunos aditivos con el

propósito de mejorar la calidad del pro-

ducto y evitar reacciones de degradación

indeseables. Las características de estos

aditivos se muestran en la Tabla 3.


Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.Usos y ventajas de algunos agentes osmóticos utilizados en la deshidratación osmótica.

Nombre Usos Ventajas

Cloruro de sodio Carnes y verduras Alta capacidad de depresión de la actividad de agua

Sacarosa Frutas principalmente Reduce pardeamientos y aumenta retención de volátiles

Lactosa Frutas principalmente Sustitución parcial de sacarosa

Glicerol Frutas y verduras Mejora la textura

Combinación Frutas, verduras y carnes Características sensoriales ajustadas, combina la alta capacidad de depresión de la actividad de agua de las sales con alta capacidad de elimina-ción de agua del azúcar.

Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-Cristales de azúcar: el agente osmóti-

co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.co más utilizado en DO.

Reproducido de Deshidratación de Alimentos, Barbosa-Cánovas GV, Vega-Mercado H, Deshidratación osmótica, 2000.

Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido Fórmula molecular del EDTA (ácido

etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un etilendiaminotetraacético) que es un

agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-agente quelante y antioxidante per-

mitido.mitido.mitido.mitido.

El diagrama de flujo de la Figura 7

muestra en forma detallada las etapas de

preparación y/o acondicionamiento con-

templadas en el flujograma general pre-

sentado en la Figura 8.

La Figura 9 ilustra las etapas de un

proceso de DO a nivel industrial. Con

fines de ejemplificación, vamos a seguir

el proceso de preparación de melones

para deshidratación osmótica. Comenza-

remos describiendo las operaciones del

flujograma de la Figura 7.

Selección / clasificación

A través de una inspección visual y

táctil, se seleccionan las frutas que pre-

senten una textura y turgencia adecua-

Volumen 1, nº 1

“Las frutas y

vegetales

deshidratados por

ósmosis están

considerados como

alimentos

mínimamente

procesados”

Tecnología del procesamiento por DO

Página 11


Características y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmóticaCaracterísticas y mecanismos de acción de algunos aditivos de interés en el procesado de frutas por deshidratación osmótica....

Compuesto Nomenclatura Código Función Mecanismo de acción

4-Hexilresorcinol 4-HR E-586 Agente de retención de color y antioxidante Inhibición directa del enzima

Ácido ascórbico y su sal sódica

AA, NaA E-300 Antioxidantes Reducen o-quinonas a difenoles incolo-ros de baja reactividad

Ácido isoascórbico (ácido eritórbico) y su sal sódica

ER, NaE E-315 Antioxidante Baja reactividad

Ácido etilendiaminotetra-acético

EDTA E-386 Antioxidante, conservante sinérgico y se-cuestrante

Quelante del centro activo Cu++

Propionato cálcico ——- E-282 Conservador Antimicrobiano de superficie (antimoho)

Cloruro de calcio CaCl2 E-509 Agente de firmeza, regulador de acidez

Formación de pectatos de calcio insolu-bles Lactato de calcio LC E-327

Ácido cítrico AC E-330 Antioxidante (sólo ácido cítrico), regulador de acidez y secuestrante

Acidulantes del medio y secuestradores de iones metálicos (Cu++)

Ácido oxálico AO ——-

L-cisteína L-cistina

——- ——-

——- ——-

Antioxidantes Reduce o-quinonas a difenoles de baja coloración

Ácido tartárico ——- E-334 Antioxidante sinérgico, regulador de acidez y secuestrante

Acidulante del medio

Sorbato de potasio KS E-202 Conservantes

Benzoato de sodio ——- E-211 Antimicrobianos (fungicidas)

Reproducido de Alimentación Equipos y Tecnología, Chiralt A, Pérez L, Gonzáles-Martínez, Chafer M Calidad de frutas mínimamente procesadas. Control y preven-

ción del pardeamiento enzimático, 2003.


Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o Diagrama de flujo de la etapa de preparación y/o

acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de acondicionamiento de alimento para el proceso de

deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.

SELECCIÓN CLASIFICACIÓN

LAVADO

SANITIZACIÓN

CORTADO

DESPEPITADO

PELADO

TROZADO

Alimento

Alimento preparado para DO

ESCALDADO


das, con un índice de madurez óptimo

como para soportar el proceso. La selec-

ción es una etapa muy importante. Pre-

viene que se procesen frutos de mala

calidad y evita la proliferación y conta-

minación microbianas. Si no se toma en

serio esta etapa, se obtendrán productos

de pésima calidad; de ahí su importan-

cia.

Lavado

El lavado se puede hacer en forma

manual o mecánica. Para el primer caso,

se hace uso de escobillas con cerdas que

no maltraten la superficie de los frutos.

Se realiza con abundante agua potable a

fin de eliminar la suciedad y otras sus-

tancias extrañas. El lavado se puede ha-

cer de manera tradicional en tinas o tan-

ques (Figura 9), o también de la manera

como se observa en la Figura 10.

Sanitización

La sanitización tiene por finalidad la

eliminación de microorganismos conta-

minantes que persisten aún después del

lavado. Para ello, los frutos se sumergen

en una solución clorada (50 ppm) por 15

min (Figuras 11 y 12a) y agitando sua-

vemente. Luego se sumerge nuevamente

en agua para eliminar residuos de cloro.

Cortado

Algunos frutos pueden ser difíciles

de pelar debido a su tamaño. Por ello es

conveniente reducirlo a un tamaño más

manejable. Para ese fin, se quitan los

Página 12

PREPARACIÓN Y/O ACONDICIONAMIENTO

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

EXTRACCIÓN / DRENADO / ENJUAGUE

SECADO CONGELACION FRITURA

LIOFILIZACIÓN

ENVASADO (vacío)

ENVASADO

ALMACENAMIENTO

DISTRIBUCION

Alimento

Alimento osmodeshidratado

EVAPORACION

Solución diluída

Solución Osmodeshidratante

reconcentrada

Soluto Osmodeshidratante


Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.Diagrama de flujo general de un proceso de deshidratación osmótica de alimentos.

Volumen 1, nº 1

extremos (Figuras 12b y 12c) y luego se

realiza un corte transversal con ayuda de

un cuchillo previamente desinfectado.

La Figura 12c muestra la operación res-

pectiva.

Despepitado

En esta etapa se eliminan las pepas o

semillas, pues éstas, en la mayoría de los

casos, confieren sabores desagradables y

desmejoran la presentación del producto

final. El despepitado puede ser manual o

mecánico. El despepitado manual se

puede realizar con una cuchara u otro

instrumento previamente desinfectado

(Figura 12e).

Pelado

La cáscara es una corteza impermea-

ble, es decir, no permite el paso de solu-

ción osmótica; por esa razón, es despo-

jada a todos los alimentos que vayan a

someterse a DO, inclusive a aquéllos

que poseen una cáscara delgada como

Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno Representación virtual del fenómeno

de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de de ósmosis, que involucra el paso de

agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por agua a través de una membrana por

efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-efecto de la diferencial de concentra-

ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto. ciones de soluto.

Página 13

Melones Agua Cloro

SELECCIÓN CLASIFICACIÓN

LAVADO SANITIZACIÓN

PELADO / CORTADO DESPEPITADO

Aguas servi-das a trata-

miento

Cáscaras

Pepas

LAVADO ESCALDADO

Vapor

Agua fría sanitizada

DESHIDRATACIÓN OSMOTICA

Filtro prensa

Bomba

Evaporador

Tanque de mezclado

con agitador para la

solución osmótica

Bomba

Rotámetro

Tanque de deshidratación osmótica con

camisa de vapor

Vapor

Vapor

Condensado

SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE SOLUCIÓN OSMÓTICA

ESCURRIDO/ENJUAGUE/DRENADO

A postratamiento

Escurridor por vibración

ENJUAGUE

Fruta no apta (malograda, deteriorada)

Agua desinfectada

Condensado

Solución osmótica reconcentrada

Soluto osmodeshi-

dratante (sacarosa)

Vapor reciclable


Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.Diagrama de flujo de un proceso de deshidratación osmótica de melones a nivel industrial.


Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro Lavado de melones con potente chorro

de agua potable.de agua potable.de agua potable.de agua potable.


los tomates.

El pelado puede ser manual (Figura

12f), mecanizado, químico y por escal-

dado. El pelado químico consiste en su-

mergir el alimento en una solución de

soda caústica (0.5—3.0%) por 10 a 70 s

dependiendo del alimento. Luego se

neutraliza la soda cáustica residual que

se encuentra en la superficie del alimen-

to. Para ello, se introduce el alimento en

agua ácida (pH 2.5). Por cada kilogramo

de producto se necesitará 1 L de agua

acidulada.

El escaldado consiste en sumergir el

alimento en agua hirviente o en vapor de

agua, por un periodo de tiempo que os-

cila generalmente de 30 s a 120 s. Asi-

mismo, se debe cuidar que el tiempo de

escaldado no sea muy prolongado ya

que puede dañar de sobremanera el teji-

do alimentario.

Trozado

El trozado es una de las etapas im-

portantes en la preparación del alimento.

Las muestras deben ser trozadas de un

tamaño y geometría homogéneos, pues

de la uniformidad dependerá, en última

instancia, la calidad final del producto.

Para el caso de los melones, por

ejemplo, el trozado se puede hacer en

Página 14


Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-Ilustraciones del proceso de prepara-

ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.ción de melones para DO.

(a)

(b)

(c) (d)

(e)

(f)

(g)

(h)


Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-Sanitización de alcachofas en una planta mecaniza-

da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales. da de procesamiento mínimo de vegetales.

Volumen 1, nº 1

forma de cubos, tal como se muestra en

la Figura 12h. Sin embargo, no quiere

decir que sea la única forma aplicable, al

menos, al melón. La elección de la for-

ma dependerá de la presentación final

que se quiera dar al producto (véase la

Tabla 1 para mayores ejemplos).

Escaldado

Solamente los alimentos que no han

sido pelados por medio de este método,

se someten a esta operación. Esta vez, la

finalidad del escaldado es permeabilizar

las membranas de las células que con-

forman cada trozo de tejido.

Los trozos de alimento son homogé-

neamente distribuidos en bandejas, las

mismas que se hacen pasar dentro de un

túnel saturado con vapor caliente (85 a

100ºC). Una representación esquemática

de esta operación se presenta en la Figu-

ra 9. El tiempo de escaldado, al igual

que la vez anterior, es mínimo (30 a 120

s). Una vez escaldado, el alimento está

listo para ser enviado a los tanques de


Antes de continuar con la siguiente

etapa que es la deshidratación osmótica,

haremos una breve descripción de los

pasos necesarios para preparar la solu-

ción osmodeshidratante.

Una vez elegido el soluto, éste debe-

rá ser disuelto en un recipiente o tanque.

La concentración de soluto y la cantidad

de solución osmodeshidratante están en

función a la cantidad de alimento a pro-

cesar. Los valores típicos de concentra-

ción están en el rango de 30 a 80ºBrix

para la sacarosa, y de 2 a 20% para la sal

(NaCl). Por otro lado, la proporción ali-

mento:solución suele estar generalmente

en el rango de 1:1 a 1:5.

Ya estando el soluto completamente

disuelto en agua, se procede a pasteuri-

zar la solución obtenida. Los parámetros

de la pasteurización son de 85ºC durante

15 min, y tiene por objetivo garantizar la

esterilidad del medio. Seguidamente, la

solución se enfría a la temperatura

deseada para el proceso.

Deshidratación osmótica

Llegamos a la parte central del pro-

ceso (Figuras 8 y 9). El objetivo de esta

etapa es desalojar la mayor cantidad de

agua del alimento en el menor tiempo

posible. Para ello, el proceso se lleva a

cabo en recipientes lo suficientemente

grandes como para contener tanto al ali-

mento como a la solución.

Por lo general se desarrolla a tempe-

ratura ambiente, sin embargo, con el fin

de acelerar el proceso, se suele trabajar

hasta una temperatura máxima de 60ºC.

También puede aplicarse presiones de

vacío y agitación, cuyos propósitos son

aumentar la velocidad de desalojo de

agua.

Extracción/Drenado/Enjuague

Terminado el proceso de deshidrata-

Página 15

Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-Frutas tropicales deshidratadas os-

móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan móticamente que se comercializan

en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-en Asia y se exportan desde Tailan-

dia.dia.dia.dia.


Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa Secado de duraznos en una estufa

con aire caliente.con aire caliente.con aire caliente.con aire caliente.

Procesos postratamiento a la DO


“La DO es de lejos

uno de los métodos de

deshidratación

parcial más eficientes

en el uso de energía,

…”

ción osmótica, los trozos de alimento

son sacados de los recipientes con ayuda

de coladores o cestos de malla. Se deja

escurrir la solución adherida al producto

durante 5 min aproximadamente, y se

procede a enjuagar con agua desinfecta-

da. Luego, se vuelve a dejar por otros 5

min hasta que el agua del enjuague haya

escurrido completamente.

Finalmente el producto está listo para

ser sometido a los siguientes procesos.

Cabe mencionar que el producto obteni-

do de la DO no es muy estable, por lo

que requiere de una combinación de

otros métodos de secado o preservación

para alargar su vida útil.

La deshidratación osmótica por sí

sola no otorga estabilidad al producto

deshidratado. En consecuencia, el ali-

mento es susceptible al ataque de micro-

organismos y reacciones enzimáticas;

pese a haberse disminuido su actividad

de agua.

La mayoría de los procesos de con-

servación están basados en obstáculos o

barreras que afectan a las condiciones en

las que los microorganismos pueden

proliferar. Estas barreras son el pH, la

temperatura, actividad de agua, uso de

antimicrobianos, entre otros. La idea

fundamental de la tecnología de obs-

táculos o métodos combinados no es

utilizar únicamente un factor u obstáculo

para conservar el alimento. Sin embar-

go, la mayoría de los procesos postrata-

miento de la DO fortalecen solamente

la efectividad de una mayor depresión

de la actividad de agua.

Los principales procesos postrata-

miento que acompañan a la DO son el

secado, congelación, liofilización, fritura

y envasado al vacío. Estos procesos se

encuentran en los rectángulos azules que

se muestran en el diagrama de flujo re-

presentado en la Figura 8.

El objetivo fundamental del secado

es alargar la vida comercial del alimento

procesado por DO. Esto se consigue re-

duciendo el contenido de humedad del

producto hasta un nivel que limita el

crecimiento microbiano. En la mayoría

de las operaciones de secado se utiliza

aire caliente. La configuración básica de

un secador de aire es una cámara donde

se coloca el alimento y está equipado

con un ventilador y canales que permi-

ten la circulación de aire caliente alrede-

dor y a través del alimento (Figura 13).

La congelación es otro método que

se combina con DO para estabilizar el

producto en el tiempo. Los métodos de

congelación más usados en DO son por

corriente de aire frío, congelación por

inmersión y congelación criogénica. En

la congelación por corriente de aire, el

alimento se pone en contacto con una

corriente de aire frío (-40ºC) y su veloci-

dad es de 5 m/s. En la congelación por

inmersión el alimento entra en contacto

directo con el refrigerante, que está, a su

vez, en contacto con los serpentines re-

frigeradores. La congelación criogénica,

no obstante, es la más adecuada para

congelar alimentos deshidratados osmó-

ticamente. La rápida velocidad de con-

gelación conseguida por este método

Página 16

Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la Rodajas de plátano después de la

deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.deshidratación osmótica.

Técnicas para mejorar la transferencia de masa

Volumen 1, nº 1

produce alimentos de gran calidad, con

cristales de hielo muy pequeños. El ni-

trógeno líquido es el refrigerante más

usado en esta técnica de congelación.

Después de la congelación, el pro-

ducto puede ser envasado conveniente-

mente y continuar en almacenamiento a

bajas temperaturas. Un método de deshi-

dratación que utiliza como pretratamien-

to a la congelación es la liofilización. En

la liofilización, el producto se seca por

sublimación directa del hielo bajo pre-

sión reducida. El alimento es congelado

antes de introducirlo en bandejas a la

cámara hipobárica del liofilizador. Fi-

nalmente, se cierra la cámara y se dismi-

nuye la presión, para luego comenzar el

proceso de sublimación.

La fritura también es un método de

secado. En trabajos de investigación se

ha demostrado que algunos alimentos

(papa y camote) han mejorado su textura

cuando se les ha deshidratado parcial-

mente por DO y fritura.

El alimento puede ser envasado des-

pués de terminar el proceso de DO, sin

requerir ni un proceso previo de deshi-

dratación. Eso quiere decir que puede

ser envasado al vacío, en atmósfera mo-

dificada o controlada, o usando algunos

gases o mezclas de éstos. En este caso,

los productos obtenidos se denominarían

como alimentos de humedad intermedia

(AHI). Se denominan de esta forma a

aquellos alimentos que tienen una hume-

dad en el rango de 10 a 50% y una acti-

vidad de agua (Aw) comprendida en el

intervalo de 0,60—0,90. Este rango de

actividad de agua les permite a los pro-

ductos deshidratados por DO ser lo sufi-

cientemente estables en almacenamien-

to. Además, la humedad contenida les

confiere características sensoriales úni-

cas, concluyendo una vez más, que los

alimentos osmóticamente deshidratados

son de muy alta calidad y tienen muy

buenas perspectivas en el futuro como

alimentos listos para consumir.

La DO es de lejos uno de los méto-

dos de deshidratación parcial más efi-

cientes en el uso de energía, pues como

se mencionó, no involucra cambios de

fase. Si a esto añadimos el hecho de que

la solución es reutilizable, la adopción

de esta tecnología es más que atractiva.

Pero como en todo, existen ciertos in-

convenientes que requieren ser supera-

dos.

La DO es un proceso lento por natu-

raleza debido a que la velocidad de

transferencia de masa es generalmente

baja. Esta limitación se ha superado par-

cialmente a través del manejo de facto-

res de proceso tales como la temperatu-

ra, concentración de la solución, agita-

ción, entre otros. No obstante, estos fac-

tores pueden ser sólo aplicados en una

extensión limitada, más allá de la cual,

afectaría adversa y significativamente a

la calidad del producto final. Es enton-

ces que los investigadores han identifi-

cado métodos combinados que puedan

incrementar la transferencia de masa sin

ir en detrimento de la calidad del ali-

Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas Las peras son otro ejemplo de frutas

que se usan en DO.que se usan en DO.que se usan en DO.que se usan en DO.

Página 17


Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos. Cebolla deshidratada en cubitos.

Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos Nuevas tecnologías para productos

nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente nuevos (alimentos mínimamente

procesados).procesados).procesados).procesados).

mento.

En los últimos años, se han desarro-

llado varias técnicas para salvar dichos

obstáculos. Estas técnicas incluyen: apli-

cación de vacío parcial, alta presión hi-

drostática, campo de pulsos eléctricos,

ultrasonido y aplicación de fuerza cen-

trífuga. Con la mayoría de estos méto-

dos se consigue aumentar la permeabili-

dad de la estructura celular del tejido

alimentario, así como, incrementar el

índice de desintegración celular (Zp).

Aplicación de vacío parcial

La transferencia de masa durante la

DO bajo vacío parcial es más rápida que

bajo presión ambiental. La utilización de

vacío proporciona una intensificación de

los flujos de transporte de masa en el

sistema, debido al gradiente de presión.

En algunos alimentos como la piña,

manzana o patatas, la presencia de cel-

das de aire es característica de su tejido

parenquimático. Estas celdas ocupadas

por gas pueden ser removidas por apli-

cación de presiones de vacío. Como

consecuencia, la reducción de la presión

causa la expansión y escape del gas

ocluido en los poros. Cuando la presión

es restaurada, un torrente de solución

osmótica ocupa las celdas, incrementan-

do, de esa manera, el área superficial de

transferencia de masa.

La aplicación de vacío a guayabas

mostró que mejora considerablemente su

apariencia y presentación (Figura 14).

La utilización de vacío y altas tempe-

raturas (digamos 60ºC) promueve una

mayor concentración de los jarabes de

azúcar, debido a la evaporación de parte

del agua de la solución con el decorrer

del proceso. Esto puede parecer benefi-

cioso al proceso; sin embargo, esta apa-

rente sinergia promueve más bien la

cristalización del azúcar. Por ello es fun-

damental controlar la temperatura del

proceso.

Aplicación de alta presión hidros-

tática

La aplicación de altas presiones cau-

sa la permeabilización de la estructura

celular. Cuando los trozos de alimento

son pretratados con este método, resulta

en la desintegración celular. Como con-

secuencia, hay una reconfiguración

completa de la arquitectura celular, re-

dundando en una mayor tasa de transfe-

rencia de materia a través de sus respec-

tivas membranas.

Se ha encontrado que la aplicación

de altas presiones (100 a 800 MPa) in-

crementa los valores de difusividad has-

ta en cuatro veces para el agua y en dos

veces para el azúcar en la DO de trozos

de piña.

Por otro lado, las altas presiones

compactan las estructuras celulares, pro-

vocando la liberación del fluido intrace-

lular.

Esta técnica aun no esta comercial-

mente disponible, sin embargo, los es-

fuerzos se orientan hacia hacerlo técni-

camente viable.

Aplicación de campo de pulsos

eléctricos

Este método al igual que el anterior,

también incrementa la permeabilidad de

las células y, en consecuencia, la veloci-

dad de transferencia de masa.

Entorno a la aplicación de este méto-

do, parece existir discrepancias entre los

estudiosos. Por un lado, la aplicación de

campo de pulsos eléctricos ocasiona una

(a)

(b)

(c)


Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas. Guayabas mínimamente procesadas.

(a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente (a) Guayaba fresca mínimamente

procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada procesada, (b) guayaba deshidratada

osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de osmóticamente con aplicación de

vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba vacío y secada en estufa, (c) guayaba

deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-deshidratada osmóticamente a pre-

sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.sión ambiental y secada en estufa.

Página 18

Volumen 1, nº 1

“Azuara y

colaboradores han

encontrado una

ecuación capaz de

predecir la cinética

de la deshidratación

osmótica”

pérdida de la turgencia del tejido, afec-

tando de cierta manera la textura final

del producto. Por otro lado, los procesos

convencionales también ocasionan daño

a los tejidos alimentarios. Siendo así, la

aplicación de pulsos eléctricos como

pretratamiento de la DO parece tener

bastante futuro.

Aplicación de ultrasonido

En medios sólidos, las ondas sonoras

causan una serie de compresiones rápi-

das y sucesivas, con velocidades que

depende de su frecuencia. Este mecanis-

mo es de gran importancia en el secado

de alimentos. La acústica afecta al espe-

sor de la capa límite que existe entre el

fluido agitado y el sólido. La cavitación,

un fenómeno producido por la sonica-

ción, consiste en la formación de burbu-

jas en el líquido, el cual puede colapsar

explosivamente y generar fluctuaciones

de presión localizada.

Este efecto incrementa la difusión

durante el proceso de ósmosis y acelera

el desgasificado del tejido. La tecnología

de deshidratación osmótica ultrasónica

puede ser llevada a cabo a baja tempera-

tura de la solución, obteniéndose altos

valores de pérdida de agua y velocidades

de ganancia de sólidos, mientras que se

preservan los aromas, colores y com-

puestos nutritivos y sensibles al calor.

Aplicación de fuerza centrífuga

Se ha aplicado fuerza centrífuga del

orden de 64g durante la deshidratación

osmótica y se obtuvo mejor transferen-

cia de masa. La pérdida de agua aumen-

tó en 15% mientras que se redujo consi-

derablemente la ganancia de sólidos

(80%). No obstante, se requiere profun-

dizar los estudios para investigar el efec-

to de variables como temperatura y con-

centración de la solución, velocidad de

rotación, tipo de soluto, etc.

Modelo cinético de Azuara y colaboradores

Azuara y su equipo han encontrado

una ecuación capaz de predecir la cinéti-

ca de deshidratación osmótica, así como

la determinación del punto final de equi-

librio, sin necesidad de llegar al equili-

brio experimental, tan solamente usando

un corto período del proceso. La cinética

de la DO se describe a través de los si-

guientes términos: pérdida de agua

(WL), ganancia de sólidos (SG) y reduc-

ción de peso (ML), llegando a:

(Ec. 1) WSWLWL −= ∞

En la ecuación anterior, WL es la

fracción de agua (g de agua/100g de

muestra) perdida por el alimento en el

tiempo t; WL∞ es la fracción de agua (g

de agua/100 g de muestra) perdida por el

alimento en el equilibrio; WS es la frac-

ción de agua que puede difundir desde el

alimento hacia el medio osmodeshidra-

tante, pero que permanece en el alimen-

to en el tiempo t. El valor de WL∞ está

fijado para determinadas condiciones de

temperatura, concentración y relación

fruta:solución. La pérdida de agua, WL

se puede calcular a partir de:

Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también Los tejidos de origen animal también

son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones son sometidos a DO, en soluciones

salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-salinas de nitrito para curar o salazo-

nar.nar.nar.nar.

Página 19

Título del boletín

(Ec. 2)

Donde:

WL = pérdida porcentual de agua en

relación a la masa inicial;

E0 = contenido inicial de agua en el

producto (g);

Et = contenido de agua en el produc-

to en un tiempo t (g);

M0 = masa inicial del producto (g)

Por otro lado, el valor de WS decrece

cuando incrementa la velocidad de pér-

dida de agua y tiempo, sugiriendo una

relación entre WL y WS, representado

por un parámetro K. Este parámetro es a

su vez una función del tiempo y de la

velocidad de pérdida de agua:

(Ec. 3)

La velocidad de pérdida de agua es

función del tiempo, temperatura y de la

concentración inicial de la solución os-

mótica. Como los experimentos en des-

hidratación osmótica se llevan a cabo

dada una concentración inicial y a tem-

peratura constante, asumimos que la

velocidad de pérdida de agua es única-

mente función del tiempo. Basado en

este supuesto, Azuara y su equipo de

investigación propusieron una función

para K en términos de tiempo (t) y una

constante (S1) relacionada con la pérdida

de agua:

(Ec. 4)

Sustituyendo la Ecuación 4 y Ecua-

100)(

0

10 ×−

=M

EEWL

K

WLWS =

tSK 1=

ción 1 en la Ecuación 3, y, reordenando

los términos, tenemos una ecuación que

asocia la pérdida de agua (WL) con el

tiempo (t):

(Ec. 5)

Cuando t tiende al infinito (al equili-

brio), la Ecuación 5 llega a ser asintótica

en el valor correspondiente a WL∞. Para

predecir la fracción de agua perdida por

el alimento (WL) en el tiempo t en la

Ecuación 5, es necesario conocer los

valores de S1 y WL∞. Estos pueden ser

calculados por una regresión lineal,

usando datos experimentales (WL) obte-

nidos durante un corto período de tiem-

po. La Ecuación 6 es la forma lineal de

la Ecuación 5:

(Ec. 6)

Ejemplo de cálculo de la humedad

de equilibrio

En el osmodeshidratado de tomate

cerasiforme (Lycopersicon esculentum

var cerasiforme), se obtuvieron los datos

de pérdida de agua (WL) y el tiempo que

se presentan en la Tabla 4. El proceso se

llevó en solución salina al 10%. Con

dichos datos, calcularemos la humedad

de equilibrio usando el modelo linealiza-

do de Azuara y colaboradores, que es:

Para determinar la humedad de equi-

librio (WL ͚) es necesario realizar una

regresión lineal, obteniendo los datos a

tS

WLtSWL

1

1

1

)(

+= ∞

∞∞

+=WL

t

WLSWL

t

)(

1

1

∞∞

+=WL

t

WLSWL

t

)(

1

1

t, min WL, g/100 g

t/WL

0 0,00 0,00

30 8,49 3,53

60 9,82 6,11

150 13,98 10,73

180 15,91 11,31

90 10,65 8,45

120 12,73 9,43


Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en Resultados de pérdida de agua en

tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-tomate cerasiforme sometido a deshi-

dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-dratación osmótica, con datos proce-

sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-sados para la regresión en la determi-

nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.nación de la humedad de equilibrio.

Fuente: datos aproximados obtenidos de Azoubel PM, Murr FEX (2000) Mathe-matical modelling of the osmotic dehydration of cherry tomato (Lycopersicon esculentum var cerasifor-me). Ciênc.Tecnol.Aliment.,en linea, 20 (2).

Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades Pequeña muestra de las variedades

de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país de papa que existen en nuestro país

y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas y que pueden ser aprovechadas

utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-utilizando las ventajas de la deshi-

dratación osmótica.dratación osmótica.dratación osmótica.dratación osmótica.

Página 20

Volumen 1, nº 1

partir de t/WL versus t. Usando los datos

de las dos primeras columnas de la Ta-

bla 4 se obtienen los datos de la tercera

columna; y la correspondiente línea de

regresión de la Figura 15.

El modelo de Azuara y colaboradores

también puede expresarse como:

Esta ecuación es semejante a la ecuación de una recta: y = a + bx. Para nuestro caso:

; y Reemplazando el valor obtenido en

la regresión de la constante b para obte-

ner WL ͚, tenemos: b = 0,0512; WL ͚ =

1/0,0512 = 19,53. Esto quiere decir que

en un tiempo infinito y dadas las condi-

tWLWLSWL

t

+=

∞∞

1

)(

1

1

WL

ty = )(

1

1 ∞

=WLS

a∞

=WL

b1 ciones del proceso de deshidratación

osmótica, se logrará desalojar 19,53 g de

agua por cada 100 g de muestra. Como

vemos, no hemos llegado experimental-

mente al equilibrio, lo que hace de este

modelo uno de los más prácticos, fáciles

de aplicar y, lo mejor de todo, no toma

en cuenta la geometría del alimento. Perspectivas futuras de la DO

La deshidratación osmótica es una

tecnología emergente de relativa actuali-

dad. Ésta tiene el potencial de promover

el desarrollo hortofrutícola del país, ade-

más de proveer a los consumidores con

productos de excelente calidad, debido a

que no utiliza el tratamiento con calor;

por consiguiente hay una pérdida míni-

ma de compuestos (vitaminas, antioxi-

dantes, etc.) importantes para la salud.

Por lo expuesto en este boletín, la

deshidratación es un campo abierto a la

investigación. Las tecnologías de pre y

postratamiento recién se están estudian-

do intensivamente. Algunas tecnologías

emergentes como el uso de alta presión

hidrostática o el de pulsos eléctricos se

muestran como técnicas complementa-

rias eficaces en el proceso de deshidrata-

ción osmótica. En conclusión, se avizora

un futuro bastante prometedor para la

DO de frutas y vegetales; sobre todo en

un país como el Perú, donde la naturale-

za le ha dotado con una incomparable

biodiversidad.

Los principales ejes que deberán

guiar las futuras investigaciones en des-

hidratación osmótica deberán estar cen-

tradas en resolver los siguientes puntos:

un entendimiento más completo acerca

“La deshidratación

osmótica es una

tecnología emergente

de relativa

actualidad”

y = 0,0512x + 2,8872

R2 = 0,9421

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 50 100 150 200

t (min)

t/WL


Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-Línea de regresión ajustada y ecua-

ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los ción de regresión obtenidas con los

datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.datos de la Tabla 4.

Página 21

Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante Fruta confitada, producto resultante

de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.de la deshidratación por ósmosis.


Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por Piña en cubitos deshidratada por

ósmosis.ósmosis.ósmosis.ósmosis.

Conclusiones

de la cinética de deshidratación osmóti-

ca. Se requiere un análisis sistemático

de las combinaciones óptimas del trata-

miento osmótico con otras operaciones

unitarias para producir productos con

excelentes cualidades sensoriales.

Por el lado de la adopción tecnológi-

ca, la DO aún requiere de estudios con-

ducentes hacia el diseño de maquinaria

apropiada para el proceso de ósmosis.

Otra razón que impide la adopción in-

dustrial de la DO, es el costo de la solu-

ción osmótica; ésta requiere medios

apropiados para ser adecuadamente reci-

clada y/o reconcentrada y hacer de la

osmodeshidratación una alternativa tec-

nológica muy rentable. Además, esta

tecnología deberá ser aplicada a toda la

gamma de productos hortofrutícolas

exóticos existentes en nuestro país; con

la finalidad de alentar su consumo y pro-

ducción. Esto redundaría en la creación

de microempresas dedicadas a la elabo-

ración de estos productos.

El acceso a alimentos de calidad y en

cantidad suficiente es fundamental para

la supervivencia del ser humano. De ello

depende su salud y una adecuada nutri-

ción. A nivel global, todavía hay mucho

alimento disponible a pesar de que mu-

chas extensiones de tierra están siendo

degradadas y muchas otras no son aptas

para cultivo.

Para satisfacer la demanda, los ali-

mentos tienen que ser suministrados en

el lugar y tiempo adecuados, y con el

alto grado de calidad requerida por los

consumidores. Esta dotación espacial,

temporal, cualitativa y cuantitativa de

alimentos plantea el más grande reto a

todos los actores comprometidos en la

producción y provisión de productos

alimenticios.

El crecimiento demográfico alcanza-

rá cifras alarmantes los próximos años.

La producción de alimentos para estas

grandes masas poblacionales vendrá, no

obstante, de cultivar la misma extensión

de tierras. En nombre del abastecimien-

to, se desarrollarán métodos para incre-

mentar la productividad, muchas exten-

siones de tierras serán anexadas a las ya

existentes. Sin embargo, el efecto irre-

mediablemente será un empobrecimien-

to de éstas y, consecuentemente, una

escasez de alimentos nunca antes vista.

La falta de agua potable para el riego de

las extensiones cultivadas agudizará aún

más el problema.

En el futuro, las naciones más pode-

rosas del mundo serán las que tengan

garantizada la seguridad alimentaria de

su población, con alimentos de calidad y

en la cantidad suficiente. Por ello, el

compromiso de los agricultores, técni-

cos, tecnólogos y científicos de alimen-

tos es hacia la maximización de la pro-

ducción y minimización de las pérdidas,

que en el caso particular de nuestro país,

asciende a más del 40% de la produc-

ción. Por ello, para sobrellevar este pro-

blema se hace necesario difundir nuevas

tecnologías que nos ayuden a salir del

atraso en el que estamos sumidos.

Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-Piña sumergida en solución osmo-

deshidratante.deshidratante.deshidratante.deshidratante.

Página 22

Referencias bibliográficas

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Los autores desean expresar sus agradecimientos a todos quienes facilitaron sus derechos para reproducir las fotografías, ilustraciones y textos; sin los cuales, esta publicación no sería ilustrativa. Se han hecho todos los esfuerzos para contactar con los dueños de los derechos de autor y, a la vez, expresamos nuestras disculpas en caso de cualquier omisión.

• Figura de la manzana en Pág. 1 tomada de http://

aliciante.weblog.com.pt/arquivo/maca.jpg.

• Figura 1(Pág. 2) y Figura 2(Pág.3) tomadas de

http://www.um.es/molecula/sales06.htm.

• Figura de la papaya Pág. 2 tomada de http://

www.marions-kochbuch.de/index-bilder/papaya.jpg.

• Figura de las zanahorias Pág. 3 tomada de http://

entrepinoys.blogspot.com/2006/09/growing-carrot-cucumber-and-chayote_05.html.

• Figura de la patata Pág.4 tomada de http://

laposadadelbosque.blogcindario.com/2006/03/index.html.

• Figura de camote Pág. 4 tomada de http://

upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/38/5aday_sweet_potato.jpg/280px-5aday_sweet_potato.jpg.

• Figura de kiwi Pág. 5 tomada de http://

www.foodreference.com/assets/ images/autogen/a_kiwi_1.jpg

• Figura de manzana roja Pág. 5 tomada de

h t t p : / / f l o r e n t . b l o g . l emo n de . f r / f i l e s /

pomme.thumbnail.jpg

• Figura de piña en anillos Pág. 6 tomada de http://

w w w . d i s p l a y i t - i n f o . c o m / f o o d / i m a g e s /garnish/4556.JPG.

• Figura de mango Pág. 7 tomada de http://

mk23 . image .pbase .com/u32 /dannysmythe /upload/21203987.Mango.jpg.

• Figura de pimiento Pág. 8 tomada de http://

www.foodsubs.com/Photos/hollandbellpepper.jpg.

• Figura de fresa Pág. 9 tomada de http://cognitiva.net/

res/imagens/morango_b.gif

• Figura de tomate Pág. 10 tomada de http://

www.senioractu.com/photo/350860-432871.jpg

• Figura de la cucharada de azúcar Pág. 11 tomada

de http://www.ps.uci.edu/~tomba/ants/sugar.jpg.

• Fórmula molecular del EDTA Pág. 11 tomada de

http://nationaldiagnostics.com/images/edta.jpg

• Figura 9 Pág. 14 inspirado parcialmente en las Figu-

ras 8.5 y 8.6 de Barbosa-Cánovas CV, Vega-Mercado H (2000) Deshidratación de alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. Deshidratación osmótica, 235—255.

• Figuras 10, 11, 12a—12h, Págs. 14 y 15 reproduci-

das con autorización y cedidas muy amablemente por Puschmann R, Descrição da tecnologia de proce-ssamento mínimo de frutas, Exposição, UFV, Viçosa, Brasil.

• Figura de frutas tropicales deshidratadas Pág. 16

tomada de http://www.jfbny.com/images/photos/tropical_fruits.jpg.

• Figura 13 Pág.16 tomada de http://www.fao.org/

docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.

• Figura de peras enteras Pág. 17 tomada de http://

r e c u r s o s . c n i c e .me c . e s / b a n co ima g en e s /ArchivosImagenes/DVD03/CD03/h19379_a.jpg

• Figura de rodajas de plátano deshidratado Pág. 17 tomada de http://parrotisland.mainsecureserver.com/catalog/images/Banana%20Chips.jpeg.

• Figura 14a—14c Pág. 18 tomada de http://

w w w . t o d a f r u t a . c o m . b r / t o d a f r u t a /mostra_conteudo.asp?conteudo=5356.

• Figura del trozo de carne Pág. 19 tomada de http://

csumeats.clients.webcorelabs.com/images/NY%20Strip%20Steaks.jpg

• Figura de piña deshidratada en cubitos Pág. 20 tomada de http://www.qnf.com.au/images/f027_sml.jpg.

• Figura de fruta confitada Pág.20 tomada de http://

www.visitbelgium.com/images/CandiedFruit.gif.

• Figura de trozos de piña sumergida en solución

osmótica Pág. 20 tomada de http://www.fao.org/docrep/008/y5771s/y5771s03.htm.

Reiteramos nuestra deuda de gratitud intelectual a quienes contribuyeron con valiosos aportes en la elabo-ración de esta publicación.

Los autores

Página 23

Carlos Alberto Suca Apaza es

Ingeniero Agroindustrial de la

Universidad Nacional del Alti-

plano. Tiene estudios de Maes-

tría en Tecnología de Alimentos

en la Universidad Nacional Agraria La Molina.

Ha sido docente en la Universidad Nacional

Micaela Bastidas de Apurímac, y la Universi-

dad Nacional de Moquegua. Es ponente en

eventos académicos a nivel nacional e inter-

nacional. Es coautor de Bioquímica de Ali-

mentos y Competitividad de la Quinua, y

autor del libro Manual de Osmodeshidrata-

ción de Alimentos.

El Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial es un esfuerzo profesio-nal por poner al alcance de la colectivi-dad agroindustrial, los conocimientos de tecnologías agroalimentarias más rele-vantes. El tema central de este número es la Deshidratación Osmótica de Ali-

mentos, cuya adopción todavía no está generalizada en nuestros países. Por otro lado, con el mismo entusiasmo puesto en esta publicación, esperamos mantenerlos actualizados con conoci-mientos generados por la investigación en el área de la agroindustria y tecnolo-gía de los alimentos. Además, es el de-seo expreso de los autores que, a través de este medio, se difundan el conoci-miento y las bondades de nuevas tecno-logías; y que ello repercuta en la auto-generación de micro y pequeñas empre-sas a lo largo y ancho de todo el Perú. Finalmente, esperamos que sea de utilidad y, a la vez, recibir vuestras sugerencias para que el boletín vaya mejorando en sus próximas ediciones.

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Acerca del boletín y autores

Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú Nº 2012-01941

IMPRESO EN PERÚ

Imprenta

Publicistas y Editores Cadi SAC

Lima, Perú

Cómo citar esta publicación

Suca Apaza CA, Suca Apaza GR (2010) Deshidratación osmótica de alimentos. Boletín de Divulgación Tecnológica Agroindustrial. Edit. Cadi SAC, Lima, Perú. 24 p.

Está permitida la reproducción, siempre que su utilización sea con fines académicos, aprendizaje y/o enseñanza.

Titulo original

Deshidratación osmótica de alimentos


Autores

Carlos Alberto Suca Apaza

Guido Rene Suca Apaza

Si desea una copia impresa o digital, solicítela escribiéndonos a:

[email protected]

[email protected]

Guido Rene Suca Apaza es

Ingeniero Agroindustrial de la

Universidad Nacional del Centro

del Perú, estudió Ingeniería

Agroindustrial en la Universidad

Nacional del Altiplano. Tiene estudios de

Maestría en Ciencias Ambientales en la Uni-

versidad Nacional Agraria La Molina. Actual-

mente es investigador adjunto de la Universi-

dad Nacional del Centro del Perú y coinvesti-

gador de la Universidad Continental de Cien-

cias e Ingeniería. Laboró en el Centro Inter-

nacional de la Papa haciendo análisis espec-

trofotométrico de vitaminas y polifenoles.

86078234 deshidratacion osmotica (1)

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