Optimizacin experimental del proceso de liofilizacin de estragn

ruso (Artemisia drancunculus l)

Juliana Mara Ramrez Monsalve

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias Agrarias

Medelln, Colombia

2014

Optimizacin experimental del proceso de liofilizacin de estragn

ruso (Artemisia drancunculus l)

Juliana Mara Ramrez Monsalve

Trabajo presentado como requisito parcial para optar al ttulo de:

Magister en Ingeniera Agroindustrial

Director (a):

Ph.D. Misael Cortes Rodrguez

Codirector (a):

Ph.D. Carlos Augusto Hincapi Llanos

Lnea de profundizacin:

Secado de plantas aromticas condimentarias

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias Agrarias

Medelln, Colombia

2014

A mi familia, en especial a mis hijos, esposo y

padres, que permitieron que su madre,

esposa e hija se ausentara en algunos

instantes, para cumplir con un gran sueo en

su formacin acadmica. Cmo ser

excelente profesional, sino se es buen ser

humano?

IV

Agradecimientos

A Misael Cortes Rodrguez y Carlos Augusto Hincapi Llanos, director y codirector del

presente trabajo, quienes con su paciencia y dedicacin, atendieron cada una de mis

inquietudes y me acompaaron durante todo el desarrollo del mismo. A Mara Isabel

Betancur Nieto, encargada del Laboratorio de Control de Calidad de Alimentos de la

Universidad Nacional de Colombia, sede Medelln, quien me brindo su amistad y

conocimiento en el desarrollo prctico de esta investigacin. A la seora Gloria Stella

Villa, propietaria de la Finca La Legumbrera, quien me facilit todo el material vegetal

necesario para los anlisis. Finalmente, agradezco a mi familia y a Dios que me dio la

salud y sabidura para culminar este proceso.

V

Resumen

El objetivo del presente estudio fue optimizar experimentalmente el proceso de liofilizacin

(LIO) de las hojas de Estragn Ruso (Artemisia drancunculus l) y comparar

estadsticamente el producto liofilizado a la condicin ptima, con el obtenido por secado

por conveccin (SC). Se utiliz un liofilizador de bandejas, donde inicialmente el material

vegetal fue enfriado desde 25 C hasta -40 C, a una velocidad de 0.22 C/min. La

optimizacin se realiz con la metodologa de superficie de respuesta con un diseo

optimal, en funcin de la variable independiente velocidades de calentamiento de la

placa (0.03 0.06 C/min) desde -40 C hasta 35 C. y las variables dependientes:

humedad, actividad de agua, actividad antioxidante, color y tiempo. El SC, fue realizado a

45 C, velocidad de aire 0,6 m/s y tiempo 22,8 horas. El tiempo de proceso de LIO

present diferencias estadsticas con respecto al factor velocidad de calentamiento de

placa (VC). En el tipo de secado, los productos LIO presentan mejores propiedades que

los productos SC, conservando su geometra inicial, de tono verdoso y con excelente

actividad antioxidante.

Palabras clave:

Artemisia dracunculus

Secado convectivo

Secado

Liofilizacin

Estragn

Antioxidantes

VI

Abstract

The Main objective of this study was to experimentally optimize the process of freeze

drying (FD) of the Russian Tarragon leaves (Artemisia dracunculus) and to statistically

compare the product lyophilized to the optimum condition, with the one obtained by

convection drying (CD). The leaves were frozen from at 25C to -40 at a rate 0.22 c/min in

a laboratory freeze dryer. The optimization was done with surface response methodology

with an optimal design, in function of the independent variable heating rate of the plate

(0.03 0.06 C/min) from -40 C to 35 C, and the dependent variables humidity, water

activity, antioxidant activity, color and time. The CD, was done at 45 C, air velocity 0.6 m/s

and time 22.8 hours. The time of the LIO process showed statistical differences in terms

of the heating rate of the plate (HR). In the drying time, the FD products show better

properties than the CD products, keeping their initial geometry, greenish tone and

excellent antioxidant activity.

Keywords:

Artemisia dracunculus

Convection drying

Drying

Freeze drying

Tarragon

Antioxidants

VII

Contenido

Resumen ...................................................................................................................... V

Lista de Tablas ............................................................................................................ IX

Lista de Figuras ........................................................................................................... X

Introduccin ................................................................................................................. 1

1. Inters del estudio................................................................................................. 3

2. Marco terico y estado del arte............................................................................. 4

2.1. Situacin actual de la cadena de PAMyC .......................................................... 4

2.1.1. Plantas aromticas, medicinales y condimentarias: ......................................... 4

2.1.2. Cadena productiva PAMC ................................................................................... 4

2.1.3. Comercializacin .................................................................................................. 5

2.1.4. Oportunidades para el sector PAMCyA ............................................................. 6

2.1.5. A nivel regional ..................................................................................................... 6

2.2. Caracterizacin del cultivo del estragn ruso (A. Drancunculus) ......................... 7

2.2.1. Descripcin ........................................................................................................... 7

2.2.2. Composicin qumica ........................................................................................... 8

2.2.3. Usos de estragn ................................................................................................. 9

2.3. Teoras de secado .......................................................................................... 10

2.3.1. Secado por aire caliente .................................................................................... 11

2.3.2. Liofilizacin ......................................................................................................... 11

2.4. Secado de plantas aromticas y medicinales................................................... 12

2.4.1. Factores a tener en cuenta durante el proceso de secado ............................ 13

2.4.2. Tipos de Secado en plantas medicinales y aromticas .................................. 14

3. Objetivo general .................................................................................................. 16

3.1. Objetivos especficos ...................................................................................... 16

4. Artculo cientfico ................................................................................................ 17

VIII

RESUMEN ............................................................................................................... 17

1. Introduccin ................................................................................................... 18

2. Materiales y mtodos...................................................................................... 20

2.1. Material vegetal ...................................................................................................... 20

2.2. Caracterizacin fisicoqumica y fsica. ................................................................. 20

2.3. Procesos de secado. ............................................................................................. 22

3. Resultados y discusin ................................................................................... 23

3.1. Comparacin de las propiedades de hojas de Estragn Ruso deshidratado por

LIO y SC. ............................................................................................................................ 30

4. Conclusin ..................................................................................................... 33

5. Agradecimientos ............................................................................................ 34

6. Bibliografa ..................................................................................................... 34

5. Consideraciones finales...................................................................................... 42

6. Bibliografa de la introduccin ............................................................................ 43

IX

Lista de Tablas

INTRODUCCION

Tabla 1 Composicin de la parte area del Estragn cultivado en la India, tomado de

(Chauhana et al., 2010) .............................................................................................................. 8

ARTICULO

Tabla 1 Diseo experimental para las condiciones ptimas de liofilizacin ........................ 22

Tabla 2 Valores medios y desviaciones estndar de las propiedade