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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ. FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS.CÁTEDRA: INGENIERIA DE ALIMENTOS II
La fruta confitada es un producto alimenticio elaborado con frutas y hortalizas, en el cual
el agua del contenido celular, ha sido sustituida por azúcar.
La fruta confitada es un proceso de conservación de la fruta por medio de una
deshidratación que se basa en la introducción de estas, en concentraciones determinadas
de azúcar que cada día se aumenta la concentración de azúcar hasta que la fruta alcance
un valor relativamente alto de °brix.
La fruta es muy importante en la elaboración de panetones, pasteles, etc. brindando un
sabor agradable a los productos de panificación.
Por lo mencionado en la práctica nos planteamos los siguientes objetivos:
Determinar la velocidad de difusión molecular NA del almíbar en la fruta.
Determinar la difusividad entre el almíbar en agua contenida en la materia prima (papaya en cubos)
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
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2.1. LA LEY DE FICK: La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de
perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto
cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el
aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Lo mismo ocurre si colocamos un
terrón de azúcar en un vaso de agua, las moléculas de sacarosa se difunden por todo el
agua. Estos y otros ejemplos nos muestran que para que tenga lugar el fenómeno de la
difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una
diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.
2.2. LA PRIMERA LEY DE FICK: Las leyes de transferencia de masa, muestran la
relación entre el flujo de sustancia que se difunde y el gradiente de concentración
responsable de dicha transferencia
2.3. PRINCIPIO DE ELABORACION: La fruta confitada es un método de conservación
que se basa en la eliminación del agua por la acción de la presión osmótica después de
que el producto se ha sumergido en una solución concentrada de azúcar. La técnica es
verdaderamente lenta y se requiere para completar el proceso de difusión. La velocidad
de difusión depende de un gradiente de concentraciones del azúcar o jarabe, de la
temperatura y del área de contacto con el jarabe. En la siguiente figura 1 se observará un
diagrama de operaciones sencillo de la elaboración de la fruta confitada:
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
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2.4. FRUTA CONFITADA:
La fruta confitada se elabora a partir de frutas y hortalizas que tienen como característica
principal su textura firme. Entre las frutas más usada se encuentra la papaya verde y entre
las hortalizas se utiliza el nabo, zanahoria. También se produce fruta confitada a partir de
la cáscara de sandía. El proceso que se utiliza es una técnica bastante sencilla de
conservación, en la cual el conservante principal es el azúcar.
Entre las ventajas observables, tenemos que la materia prima se conserva por un tiempo
prolongado, sin haberla confitado. Esto permite que se pueda aprovechar la fruta/hortaliza
y posterior a ello, confitarla.
La fruta confitada es un producto que se obtiene luego de sucesivas etapas de ebullición y
prolongado reposo, en jarabes de concentración de azúcar cada vez mayores, que van
desde 30% hasta 75%, de modo que el azúcar del jarabe penetre profundamente a los
tejidos de la fruta hasta alcanzar una concentración del 68%, para prevenir el crecimiento
de microorganismos. (SOLUCIONES PRÁCTICAS 2009).
CONTROL DE CALIDAD:
En la materia prima
En la selección de fruta se recomienda controlar la madurez y que la fruta esté sana.
En el proceso
Controlar la concentración del almíbar en cada etapa y al final del proceso. La
temperatura de secado y la humedad del aire también deben controlarse, para evitar
producto muy húmedo o quemado.
En el producto final: Las especificaciones deseadas en el producto final son:
Cruadro1: Especificaciones deseadas del producto final
En el empaque revisar que el sellado sea bueno para evitar el contacto con el oxígeno.
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Acidez (pH): 3-4 (depende de la fruta)
Sólidos solubles mín. (°Brix):
75
Humedad máx. (%) 20
Azúcares reductores (%) 35-50
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Control de calidad
Una fruta confitada de buena calidad es la que cumple con los requisitos que exigen las
normas técnicas, tiene la aceptación, la preferencia del consumidor y puede competir con
éxito en el mercado. Los requisitos de calidad están relacionados con las características
sensoriales, la composición y las condiciones microbiológicas de la fruta confitada.
Los requisitos son los siguientes:
Color: que sea uniforme y brillante
Olor y sabor: dulce
Textura: firme y blanda
Apariencia: brillante, transparente, uniforme en el color y en el tamaño.
Contenido de azúcar: debe de estar entre 68 a 70ºBrix
pH: debe de estar entre 4,0 a 4,5
Humedad: el contenido máximo de agua debe de ser de 25%
Requisitos microbiológicos: no debe contener bacterias, mohos o levaduras.
El control de calidad de la fruta confitada se realiza en dos etapas una es la evaluación
sensorial y otra la evaluación técnica.
La evaluación sensorial consiste en evaluar a través de los órganos de los sentidos, las
características de olor, color, textura, sabor y apariencia de la fruta.
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
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3.1. MATERIA PRIMA:
-PAPAYA.
3.2. REACTIVOS:
-Acido cítrico 0.5%.
-Bicarbonato de sodio 0.3%
-Cloruro de calcio 2%.
- Bisulfito de sodio 0.5%
-Colorante para yogurt rojo
3.3. EQUIPOS:
-Cuchillos
-Balanza.
-Recipientes y ollas.
-Cocina
-Refractómetro.
-Colador
-Azúcar.
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3.4. METODOS:
a. Preparación de jarabe de azúcar
b. Preparación de la materia prima
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Pelado y cortadoEl cortado debe ser de
preferencia en porciones grandes.
Lavado :Se realizo con abundante agua potable para
eliminar impurezas de la fruta o materia prima.
Se preparo una solución al 30%(para 1
Kg de jarabe en 413.35g de agua se
adiciono 172.86g de azúcar).La
cantidad de jarabe que se usa es lo
suficiente para cubrir la fruta que se
esta procesando.
Materia Prima: Se utilizo frutas de papaya, la fruta
debe estar en estado pintón y de preferencia que no
entre a otros procesos.
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M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
Maceración: Se realizó en una solución
preparada de salmuera al 12-13% por 24
horas, se hace con la finalidad de difundir más
rápidamente la sal en el interior de la pulpa y
extraer el agua.
Lavado: Después de la maceración, se lavo
con agua limpia, para eliminar el NaCl y
obtener una esponja. En esta operación
también se elimino las pectinas y otras
sustancias solubles. Luego del lavado las frutas
se vuelven flácidas y para darle dureza al
producto se añaden 0,3% de Bicarbonato de
Sodio.
Inmersión en jarabe: La fruta ya preparada se sumergió en jarabe que
contiene 30% de azúcar, luego se calentó y se hizo hervir durante 5
minutos, luego de lo cual se dejo en reposo por 24 horas. Nuevamente se
calentó hasta ebullición durante 3 minutos, pero aumentando la cantidad
de azúcar hasta 40% y otra vez se guardo la fruta sumergida en el jarabe
y en reposo por otras 24 horas. Esta operación se repite hasta el quinto día
.la cantidad de jarabe que se debe preparar, es la suficiente para cubrir la
fruta que se tenga picada y lista para proceder a la cocción.
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Día 3: Se agrego 117.98 g de azúcar ,con esto se tiene un jarabe
al 50% de azúcar. En este día se le agrego el colorante
Día 2: Al mismo jarabe anterior, se le adiciono 129.91g de azúcar
para obtener una solución al 40% (40 Brix)
Día 4: Se agregó 118.1 g de Con esto se logra un jarabe al 60% de
azúcar.
Día 5: Se agrego 177.15 g de azúcar. Con esto se logro un jarabe al
70% de azúcar.
Día 1: Un litro de jarabe al 30% Se mezclo y calentó hasta ebullición
413.35mL de agua + 177.15 g de azúcar.
Secado: El secado se realizo en una cámara caliente a 30 ºC por 24
horas.
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TABLA 4.1 La siguiente tabla muestra los resultados de los ºBRIX obtenidos tanto para la fruta (papaya) como para el almíbar
inicio Final°Brix
jarabe°Brixfruta
Peso inicial(g)
°Brixjarabe
°Brixfruta
Peso final(g)
%W
Día 1 30 9.8 557.26 18 19.5 589.54 5.7926Día 2 40 19.5 589.54 30.2 31.9 612.84 3.9522Día 3 50 31.9 612.84 40 41.3 629.00 2.6369Día 4 60 41.3 629.00 45 46 650.00 3.3386Día 5 75 46 650.00 51 53 692.52 6.5415
La fruta confitada elaborada no alcanzo los grados Brix que exigen las normas de calidad, esto pudo deberse a un mal manejo al momento del jarabeado, o a una mala lectura en el espectofotómetro.
TABLA 4.2 La siguiente tabla nos muestra los pesos y volúmenes del jarabe, los cuales
ayudan a determinar las densidades 1 y 2 de manera experimental
Densidades determinadas con tablas:
DÍA º BRIX del jarabe ρ1 (g/cm3 ) ρ2 (g/cm3 )
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
Azúcar añadido (g)
Peso jarabe(inicio)
Peso jarabe(final)
Volumen jarabe (inicio)
Volumen jarabe (final)
ρ1 (g/cm3 ) ρ2 (g/cm3 )
177.15 590.5 519.64 530 480 1.1142 1.0826129.91 649.55 590.62 570 530 1.1405 1.1144117.27 708.6 6249.62 610 570 1.1615 1.1396118.1 767.65 679.075 650 590 1.181 1.1509177.15 856.23 714.505 710 620 1.2059 1.1524
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Al inicio final inicio final1º 30 18 1.1272 1.08592º 40 30.2 1.1788 1.13753º 50 40 1.2304 1.18914º 60 45 1.2821 1.2063
Nota: Para casos prácticos se decidió trabajar los cálculos con las densidades de tablas
4.1. CÁLCULO DE LA DIFUSIVIDAD (DAB)
DATOS:
a) Componente A (Almíbar):
M del almí ¿̄ = 360 g/mol
b) Componente B (Agua, contenida en la estructura celular de la papaya, proveniente después de la pre cocción):
Formula:H2O M del agua = 18 g/molμB=1.05Cp.T=293K .
Determinando la difusividad (ECUACIÓN DE SCHEIBEL):
c) Determinación del volumen molar del almíbar, V A :
LEY DE KOOP:C=12×14.8=177.6 H=24×3.7=88.8 O=12×7.4=88.8 355.2cm3/mol
d) Determinación del volumen molar del almíbar, V B
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
C12-H22-O11 + H2O
DAB=8.2×10−8×
TμB [ 1+(3V B/V A )2 /3
V A1 /3 ]
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H=2×3.7=7.4 O=1×7.4=7.4 14.8cm3/mol
e) Ahora bien reemplazando en la formula de SCHEIBEL se tiene:
4.2. DETERMINANDO LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN (NA)
4.2.1. DETERMINANDO LAS FRACCIONES MOLARES DE LOS COMPONENTES A Y B
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
DAB=0.404×10−8 cm2/ s
N A=D AB× A×%W ( P/M )m (X A 1−X A 2)
Z X BM
X A 1=
º Brix ( Inicio)M A
º Brix( Inicio)M A
+100−º Brix(Inicio )
MB
X B1=1−X A1
X A 2=
º Brix (final )M A
º Brix( final)M A
+100−º Brix( final)
MB
X B2=1−X A2
X BM=XB2−X B1
lnXB2
XB1
DAB=8.2×10−8×
293K1C p [ 1+ (3 (14.8/355.2 ) )2 /3
355.21/3 ]
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TABLA 4.3 La siguiente tabla nos muestra los resultados obtenidos para las fracciones molares a distintos grados Brix
Día X A 1X A 2
X B1X B2
X BM
Día 1 0.021 0.0109 0.979 0.9891 0.9840Día 2 0.0323 0.0212 0.9677 0.9788 0.9732Día 3 0.0476 0.0323 0.9524 0.9677 0.9600Día 4 0.0698 0.0393 0.9302 0.9607 0.9454Día 5 0.1304 0.0495 0.8696 0.9505 0.9095
4.2.2 Hallando el número de moles medio en un determinado volumen
Para lo cual se tiene que determinar M 1y M 2
DÍAº BRIX del jarabe
ρ1 (g/cm3 ) ρ2 (g/cm3 ) M 1 ( g /mol ) M 2 ( g /mol )
Al inicio final inicio final inicio final1º 30 18 1.1272 1.0859 25 212º 40 30.2 1.1788 1.1375 29 25.25043º 50 40 1.2304 1.1891 34.2792 294º 60 45 1.2821 1.2063 41.8716 31.44065º 75 51 1.3597 1.2321 62.5968 34.929
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
( ρM )
m
=
ρ1M1
+ρ2M 2
2mol /cm3
M 1=M A X A 1+M B XB1g /mol
M 2=M A X A 2+MB XB2 g/mol
Azúcar añadido (g)
Peso jarabe(inicio)
Peso jarabe(final)
Volumen jarabe (inicio)
Volumen jarabe (final)
ρ1 (g/cm3 ) ρ2 (g/cm3 )
177.15 590.5 519.64 530 480 1.1142 1.0826129.91 649.55 590.62 570 530 1.1405 1.1144117.27 708.6 6249.62 610 570 1.1615 1.1396118.1 767.65 679.075 650 590 1.181 1.1509177.15 856.23 714.505 710 620 1.2059 1.1524
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TABLA 4.4. la siguiente tabla nos muestra los valores de moles medio y el flujo molar de difusión del almíbar.
DÍA ρ1M1
ρ2M 2
( ρM )
m
(mol /cm3) %W N A (mol /s )
1º 0.0451 0.0517 0.0484 5.7926 1.7439×10−11
2º 0.0406 0.0450 0.0428 3.9522 1.1691×10−11
3º 0.0359 0.0410 0.0384 2.6369 9.7795×10−12
4º 0.0306 0.0383 0.0344 3.3386 2.2453×10−11
5º 0.0217 0.0353 0.0285 6.5415 10.0494×10−11
GRAFICO 01. FLUJO MOLAR DE DIFUSIÓN VS TIEMPO
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
2
4
6
8
10
12
f(x) = 1.76872 x − 2.06903R² = 0.530222145167695
FLUJO MOLAR DE DIFUSIÓN VS TIEMPO
DIAS
NA
x10-11(mol/s)
En el grafico podemos que en los tres primeros días la velocidad de flujo molar disminuye, esto puede deberse a que el alimento busca tener una estabilidad con respecto a sus concentración de azúcar, en los días 4 y 5 la velocidad de flujo molar va en aumento ya que las moléculas de azúcar del almíbar (jarabe) ingresan con mayor facilidad.
El descenso en la velocidad de flujo molar también puede estar ligado al grado de madures de la materia prima.
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
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Las velocidades de difusión del flujo molar del almíbar a través de las membranas
celulares de la papaya en (mol/s) fueron : 1.7439x10 -11 en el primer día; 1.1691x10-
11; el segundo día 9.7795x10-12 ;el tercer día 2.2453x10-12 ;el cuarto día 10.0494x10-11 el
quinto día
Los tres primeros días el alimento se encuentra en una fase de búsqueda de equilibrio
con respecto a las concentraciones de azúcar, por ello las velocidades de difusión de
flujo molar van en descenso.
La fruta confitada llegó a 53° Brix .
Se obtuvieron características organolépticas aceptables
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ. FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS.CÁTEDRA: INGENIERIA DE ALIMENTOS II
1. Geankopklis (1998) “Procesos de transporte y operaciones unitarias”. Tercera
edición. Editorial CONTINENTAL. México D.F. Pagina (427)
2. Desarrollo de alimentos de humedad intermedia importantes para Iberoamérica.
Subproyecto frutas y hortalizas. Programa de Ciencia y Tecnología para el
Desarrollo CYTED-D. México. 1991.
3. (www.solucionespracticas.org.pe/.../pdf/fichatecnica6- laboracion%20de%20fruta
%20confitada.pdf)
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López
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1. Explique las formas de obtener azúcar invertido
Se obtiene a partir de la hidrólisis del azúcar común (Sacarosa). Esta hidrólisis puede llevarse a cabo mediante tres métodos:
I. Por enzima invertasa, II. Por acción de un ácido a temperatura elevada (esto suele sucede
espontáneamente durante el almacenamiento de jugos de fruta) III. Pasando la solución por resinas sulfónicas. Para ejemplificar, tomemos el
caso de hidrólisis por acción de un ácido. Se prepara un almíbar (jarabe de sacarosa) y se lo acidifica utilizando ácido cítrico. Como resultado de esto, se elimina un puente de oxígeno, transformando la solución acuosa de sacarosa en una solución acuosa de glucosa + fructosa Cuando reduce su temperatura a 80ºC se neutraliza el pH con bicarbonato de sodio. Esto genera una efervescencia.
2. Mencione los principales colorantes permitidos en la elaboración de frutas confitada.
E100 Cureumina E 120 Ac. Carmínico E 104 Amarillo de quinoleina
M.Sc. Edgar Rafael Acosta López