1. 1. Presentado por: Indira Julieth Mendoza Ezequiel Anderson Bacca Nathaly Beleo Julio Cesar Herrera Dania Rodrguez Tutora: Ruth Ramrez
2. 2. Se da a conocer el producto alimenticio escogido por el grupo que es zumo de naranja es uno de los mas comunes y cultivado de todo los siticos y es abundantes en vitamina C Se realiza un diagrama de la elaboracin del producto y se da a conocer el principal inconveniente que presenta que es la vida til en la fabricacin del zumo de naranja a travs de la investigacin se da solucin para este problema.
3. 3. La naranja representa un fruto rico en vitamina C, esencial para el ser humano, es por ello que se llevan a cabo diversos procesos de transformacin del fruto y fabricacin de productos implementando a ste como materia prima. El ms comn es la elaboracin y comercializacin del zumo; sin embargo como todo proceso se deben tener en cuenta innumerables factores y variables para mejorar y mantener sus propiedades; realizando cada etapa del mejor modo posible. Por tal razn se desarrollar a lo largo del presente trabajo la identificacin de las posibles problemticas del jugo de naranja, que pueda afectar su calidad e inocuidad; de modo que se encuentre una solucin viable a la situacin.
4. 4. El problema detectado es la vida til del jugo de naranja, es muy corta; particularmente por las afecciones en sus caractersticas nutricionales, debido a reacciones que provocan la prdida de vitamina C por oxidacin.
5. 5. Teniendo en cuenta la investigacin realizada, desarrollar un plan de trabajo que logre alcanzar la vida til del zumo de naranja. Describir las acciones a ejecutar sobre cada uno de los factores que inciden en el problema detectado. Identificacin y caracterizacin de nuestra materia prima (naranjas) Controlar el PH adicionando cido ascrbico, cido ctrico Formulacin adecuada con un buen balance de masa Utilizar la pasteurizador como alternativa de proceso como tratamiento clsico. Para alargar la vida til y constituye como una nueva tcnica para eliminar los microorganismos patgenos
6. 6. FICHA TECNICA: NARANJA CLASIFICACIN Denominacin Naranja dulce Reino Plantae Divisin Magnoliophyta Clase Magnoliopsida Subclase Rosidae Orden Sapindales Familia Rutaceae Gnero Citrus Especie Citrus sinensis (L.) Fruto Hesperidio, que consta de exocarpo, mesocarpo, y endocarpo. COMPOSICION Forma Esfrica Tamao Pequeo, de aproximadamente 7 cm de dimetro Color Verde amarillento-amarillo Brix 8,0 Madurez 9,0 pH 2,5-3 cidos orgnicos El cido ctrico que constituye aproximadamente un 98% del total de cidos, y en menor medida acido oxlico. Vitaminas Se encuentra constituido principalmente por vitamina C y A. En menor media vitamina B1, B2, B3, B5 y B6 Minerales Principalmente potasio, seguido por calcio, fosforo y magnesio. Lpidos Cantidades mnimas Carbohidratos 21g sobre 100g Protenas 1g sobre 100g Agua Es uno de los mayores constituyentes representa 87% de la composicin fruto.
7. 7. FICHA TECNICA DE PRODUCTO TERMINADO DENTIFICACION PRODUCTO: JUGO DE NARANJA REGISTRO SANITARIO INVIMA RSAK 1214505 DESCRIPCION FISICA Producto lquido natural, sin conservantes, obtenido de naranjas que constituyen un fruto ctrica rica en vitamina C, dulce, previamente seleccionada en relacin a su ndice de madurez, frescura y tamao. COMPOSICIN Fruto: naranjas maduras y pequeas. CARACTERSTICAS SENSORIALES COLOR: Amarillo bajo, SABOR: dulce ASPECTO: Liquido con slidos en suspensin propios del fruto. OLOR: agradable CARACTERSTICAS FISICOQUIMICAS pH 3.0-3.65 Brix 11-12.8 B CARACTERSTICAS MICROBIOLGICAS ANALISIS Aerobios mesofilo Mohos Levaduras VIDA TIL ESPERADA 24 horas a partir del proceso de elaboracin CONDICIONES DE MANEJO Y CONSERVACIN No presenta ningn tipo de aditivo, que alargue su vida til, manteniendo sus propiedades nicamente por un tiempo aproximado y por lo tanto se debe almacenar a una temperatura de refrigeracin. Material: PET (Tereftalato de polietileno) Presentacin: 500 y 1000 mL EMPAQUE Informacin nutricional, nmero de contacto, contenido neto, indicaciones de conservacin, descripcin del producto, registro sanitario, fecha de vencimiento e informacin del fabricante. ETIQUETADO ELABORAD O POR: APROBADO POR: edddfdfUFC/mL 5,6x103 7,3x102 3,8x103 FORMAS DE CONSUMO Y CONSUMIDORES Producto listo natural, destinado al consumo en el hogar, para todo tipo de consumidores. La ficha tcnica de NeoFrut (Tania Carreo Monsalve, 2009 Brinda informacin sobre la estructura de la ficha tcnica til para nuestro proyecto. http://www.neofrut.com/descargas/ficha_pina.pdf
8. 8. MATERIA PRIMA. Naranjas: Constituye una fruta ctrica rica en vitamina C, agua, carotenoides y flavonoides. Fuente de fibra y potasio, adems estimula el sistema nervioso. Son seleccionadas en base al estado de madurez, siendo fundamental para las caractersticas organolpticas como lo son el sabor, color y aroma. Aditivo Funcin Cantidad permitida Restricciones de uso cido ctrico Antioxidante. Confiriendo acidez, potenciando el sabor de la fruta en el producto y evita el pardeamiento 0.3-4% (3g/l) Cantidad establecida para su funcin acidificante a jugos no endulzados. Generalmente no presenta lmite legal. cido ascrbico Antioxidante. Constituye la vitamina C, se implementa en gran medida, por ser soluble en agua; y evitar el oscurecimiento. Sus propiedades vitamnicas se disminuyen, por lo tanto al implementarlo de aditivo no puede ser incluido como un enriquecimiento en vitamina C. Sin lmite legal No se ha comprobado la peligrosidad de dosis altas. Sorbato De Potasio Derivado del cido srbico, implementado mayormente como conservante, para prevenir hongos y levaduras, adems de retardar el crecimiento de bacterias. 0,1-0,2% Considerado uno de los aditivos ms seguro; sin embargo puede ocasionar diarreas en grandes cantidades.
9. 9. DIAGRAMA DE PROCESO PARA LA ELABORACIN DE ZUMO DE NARANJA Clasificacin y seleccin Lavado Desinfeccin Fruta a procesar Transporte 100 kg de naranja g de naranja noapta Kg agua Kg agua de desecho Impurezas (victory)5 min Exprimido Filtrado Pasteurizacin Envasado Etiquetado Almacenamiento Exprimidor industrial Energa Electrica Dos filtros internos Botellas PET esterilizadas T 4-8C Residuo Jugo Zumo EsterilizacinBotellas PET PCC:vidautil PC: Residuos PCC:Instalacionesycierrre hermtico
10. 10. Balance de materia. Base 15 kilos. Clasificacin y seleccin 15 Fruta apta 12,9 Fruta no apta 2,1 Total 15 Lavado Fruta 12,9 12,9 Agua 38,7 38,7 relacin 3:1 Total 51,6 51,6 Desinfeccin Fruta 12,9 12,9 Solucin desinfectante 25,8 25,8 relacin 2:1 Total 38,7 38,7 Exprimido Fruta 12,9 Zumo 9,546 Residuos 3,354 mermas 26% Total 12,9 12,9 Filtrado Zumo 9,546 9,0687 Residuos 0,4773 mermas 5% Total 9,546 9,546 Pasteurizacin Masa pasteurizada 9,0687 8,343204 Vapor 0,725496 mermas 0,8% Total 9,0687 9,0687 Envasado Zumo 8,343204 8,343204 Total 8,343204 8,343204 Almacenamiento Zumo 8,343204 8,343204 Total 8,343204 8,343204
11. 11. PASTEURIZACIN Masa m Kg 9,0687 Temperatura de Entrada T C 20 Temperatura de Salida T C 85 Diferencia de T T C 65 Calor especifico del jugo de naranja Cp Kcal/KgC 0,95 Calor necesario para pasteurizar el jugo de naranja Q Kcal Q=m*Cp (T2-T1) 559,992225 REFRIGERACIN Masa mF Kg 8,343204 Temperatura de Entrada T C 20 Temperatura de Salida T C 4 Diferencia de T T C -16 Calor especifico del jugo de naranja Cp Kcal/KgC 0,95 Calor necesario para enfriar el jugo de naranja Q Kcal Q=mF*Cp (T2-T1) -126,816701 Los procesos inician con 15 kilos de naranja, la cual pasa por distintas etapas de la cadena de procesos que va desde la recepcin hasta destinar el momento de empaque y comercializacin. Recepcin de Materia Prima En esta etapa se recibe el fruto poscosecha y se realiza pesaje para identificar la cantidad de materia prima que ingresa al proceso; por medio de una balanza, la cual debe ser calibrada para obtener datos ms precisos y exactos. No se presenta transferencia de calor ni energa; ya que no se generan cambios o procesos en el alimento. Seleccin y Clasificacin Estas etapas cumplen un papel fundamental para los posteriores procesos a los que los frutos sern sometidos, y se relaciona de forma directa con ellos. Se present una reduccin del volumen en un 14% debido a fruta no apta para el proceso, por tamao y calidad; por lo tanto ingresa el 86% de la naranja seleccionada. En estas etapas no se presenta transferencia de calor por lo que la energa
12. 12. Lavado Esta etapa est destinada para la eliminacin de posibles agentes contaminantes y productores de daos como hongos, insectos, tierra pesticidas, sangre, entre otros. Es realizada con una relacin 3:1 de agua-fruto y no se presenta transferencia de calor. Desinfeccin La desinfeccin es realizada por medio de una solucin desinfectante denominada victory, con una relacin de 2:1 esto con la finalidad de preparar a la fruta de manera adecuada para los procesos siguientes. Exprimido En este proceso se busca la extraccin del zumo de naranja. Se presentan prdidas del 26%, dichas mermas corresponden a la membrana, gajo y piel del fruto: Perdida: 26% Rendimiento: 74% Si se tienen 12,9 kilos de naranja ingresando al proceso, el rendimiento ser: 12,9 0,26 = 3,354 12,9 3,354 = 9,546 Filtrado Posterior a la etapa de exprimido, se realiza el filtrado con la finalidad de eliminar posibles residuos propios de la naranja que contenga el jugo; stos corresponden al 5% del zumo que ingresa, obteniendo como rendimiento: 9,546 0,05 = 0,4773 9,546 0,4773 = 9,0687 0,4773 100% 12,9 = 3,7%
13. 13. Pasteurizacin En esta etapa ingresan 9,0687 para ser sometidos al proceso de pasteurizacin. Durante esta etapa se presentan mermas de 0,8% correspondientes al vapor: 9,0687 0,08 = 0,725496 9,0687 0,725496 = 8,343204 En base a esto el rendimiento del proceso corresponde a: 0,725496 100% 12,9 = 5,624% Se da intercambio de energa expresado a travs del balance: = = 9,0687 0,95/ (65) = 559,992225 26% + 3,7% + 5,624% = 35,324% 12,9 0,35324 = 4,5568 = 12,9 4,5568 = 8,343204 Eso quiere decir que tenemos 8,343204 kilos de zumo de naranja. Envasado El proceso se realiza de forma inmediata en botellas de plstico de 250 y 500 ml. No se presenta transferencia de calor ni perdidas. Almacenamiento El almacenamiento se realiza a una temperatura de refrigeracin de 4C en neveras industriales horizontales. Se presenta el siguiente balance de energa: = = 8,343204 0,95/ (16) = 126,816701
14. 14. REFRIGERACIN El jugo de naranja es conservado a temperaturas de refrigeracin. El mecanismo de transferencia de calor en el proceso de refrigeracin es la conduccin, donde dicha transferencia se propaga de forma lenta y progresiva a causa de la agitacin molecular; fluyendo el calor de un lugar con mayor temperatura hacia el lugar donde la temperatura es menor. Los sistemas de refrigeracin se conforman de ciclos termodinmicos, donde el refrigerante comienza el recorrido desde la bomba de agua, el impulsor hace circular el refrigerante, y mientras este realiza su recorrido por el sistema, aumenta su temperatura absorbiendo calor del motor, antes de llegar a una vlvula llamada termostato. El proceso inicia al tomar un flujo de calor de baja presin que al pasar por el compresor sale con un aumento de presin; de esta forma ste vapor pasa al condensador, en donde el refrigerante cambia de estado gaseoso a lquido, expulsando calor aadido al aire; el refrigerante (liquido) sale del condensador con una presin alta, de modo que al pasar por la vlvula de expansin, el lquido baja de presin, llegando al evaporador en donde el refrigerante pasa nuevamente a su estado de vapor, absorbiendo calor del medio. Adems existen otros sistemas de refrigeracin, en donde no se implementa un compresor; para reemplazarlo el ciclo se cierra con la absorcin del refrigerante y separacin de la disolucin, gracias a la accin del calor. En el proceso se produce el ciclo de Carnot, el cual dice que al tomar calor de una fuente de alta temperatura, y transferir dicho calor a un fuente con una temperatura inferior; se produce un trabajo exterior. Por otro lado, para extender la vida til del jugo de naranja, ste ser sometido al proceso de pasteurizacin, por medio del cual se busca disminuir y controlar el crecimiento de bacterias y microorganismos. El proceso de transferencia de calor del producto por pasteurizacin, es la conveccin, el cual se presenta cuando un fluido lquido entra en contacto con una superficie solida de distinta temperatura, producindose movimiento de grupos de molculas en dicho fluido. En el caso especfico de la pasteurizacin del jugo de naranja, es deslizado por un tubo o placa con temperatura elevada por medio del cual se le transferir calor y por ende energa trmica, lo cual corresponde a la fase de calentamiento. En el fenmeno de conveccin, la tasa de transferencia de calor se encuentra determinada por la ley de enfriamiento de Newton, la cual establece que la temperatura de un objeto previamente calentado disminuye de manera exponencial con el tiempo, hacia la temperatura del medio que lo rodea; es decir que el flujo de calor es directamente proporcional al rea de transferencia de calor, a su coeficiente y a la diferencia de temperaturas. Esta ley puede ser expresada por: = + 0 , < 0 De donde: = = = 0 = =
15. 15. PASTEURIZACIN El pasteurizador a implementar corresponde a aquel que su funcionamiento se basa en un intercambiador de calor por placas. Este sistema se basa principalmente en la transferencia de energa constante en forma de calor de un medio o fluido a otro evitando que se mezclen; dichos fluidos de trabajo pasan por un ciclo de evaporacin-condensacin. Esta transferencia de calor se puede realizar por medio de tubos o de placas. En el caso de tubos, los fluidos se encuentran separados por una pared; al calentarse el evaporador, que se encuentra en el inferior, el fluido pasa a estado gaseoso trasladndose al extremo contrario del tubo que corresponde al condensador, en donde se extrae el calor ocasionando un cambio de estado del fluido a lquido, el cual se desplaza por la pared interior hacia el otro extremo (evaporador) del tubo, donde se evapora y el ciclo se cierra. De forma general si debe resaltar que se presentan tres transferencias de calor: Dos transferencias de conveccin (se da gracias al movimiento del fluido, el cual mantiene la energa; fuera de la fuente de calor) la primera al transportarse por la pared interna; y la segunda desde el exterior hacia el fluido interno. Una transferencia por conduccin (en el interior del material, sin movimiento del fluido) en la pared del tubo. Por medio de placas, existe un canal de circulacin; a travs de este mecanismo los fluidos se dividen entre las placas intercambiando calor gracias a este ciclo. El calor transferido se determina por la ecuacin de calor latente: = Donde L es el calor latente, el cual se refiere a la cantidad de energa (calor) Q que necesita una masa m para cambiar de estado.
16. 16. La pasteurizacin se puede realizar de distintas maneras y a diversas temperaturas y tiempos; sin embargo para seleccionar el mtodo adecuado se debe tener en cuenta el producto al cual se le aplicar el proceso. En el caso particular del jugo de naranja, el primer factor a tener en cuenta es la oxidacin de vitamina C, y la prdida de esta a temperaturas elevadas; la cual afecta directamente e incrementa el problema principal, correspondiente a la vida til. Por lo anterior es recomendable que el jugo de naranja sea expuesto a temperaturas de 85C en un tiempo definido de10 segundos; lo que se conoce como pasteurizacin HTST. De esta forma el proceso ser efectivo en cuanto a control y diminucin de bacterias y microorganismos que afectan la inocuidad del producto, y lograr mantener cantidades adecuadas de cido ascrbico, de modo que las prdidas de este no sean significativas y se mantengan niveles de vitamina C, alargando la vida til.
17. 17. Una alternativa para solucionar nuestra problemtica en el zumo de naranja natural la cual es la vida til es el uso de los campos elctricos pulsados CEP. ste constituye un mtodo de conservacin de alimentos no trmico, o tecnologa suave, por manejar una baja agresividad; razn por la cual es pertinente su implementacin en el procesamiento del jugo de naranja natural; adems de tener en consideracin el hecho de que los fluidos son buenos conductores elctricos, por sus elevadas concentraciones de iones y la capacidad de transportar cargas elctricas. Mediante esta tcnica se reduce la carga bacteriana y la actividad enzimtica (problemtica principal), y consiste en someter al producto a pulsos elctricos de alto voltaje, cuya fuente es una cmara envuelta en electrodos. Las fuerzas del campo dependen del potencial de los electrodos, y se produce mediante un almacenamiento de energa contenido en condensadores; el cual se descarga en un electrodo mientras el otro mantiene una conexin a tierra. Gracias a los pulsos elctricos se destruye la pared celular microbiana, produciendo un cambio en su permeabilidad, y disminuyendo las poblaciones de microorganismos, por la diferencia de potencial entre los lados de la membrana. Estudios realizados revelan una mayor efectividad en comparacin a la pasteurizacin, en cuanto a reduccin de aerobios, hongos y levaduras para el jugo de naranja fresco y por su capacidad de retener la concentracin de voltiles que proporcionan el color y sabor natural. El tratamiento de pulsos elctricos, es bastante eficiente, y puede ser realizado a alimentos envasados, a temperatura ambiente o de refrigeracin. Para la aplicacin de esta tecnologa se implementa un sistema elctrico formado por una cmara de tratamiento, condensadores, la fuente de energa, y un interruptor. La cmara constituye el componente ms importante del sistema debido a que es la encargada de evitar un incremento de temperatura en el alimento.
18. 18. Se identificaron los puntos crticos teniendo en cuenta la pasteurizacin y adicin de cido ctrico en la cantidad adecuada. Se formula la propuesta con su plan de accin para la vida til del zumo de naranja. Se identificaron los lmites crticos de los factores que inciden sobre el problema planteado. Se presentaron los clculos y el balance.
19. 19. https://6a2015.milaulas.com/course/view.php?id=4 Carlos G. Garca Garino, Anbal E. Mirasso, Mario A. Storti, Miguel E. Tornello (Eds.) Disponible en: http://www.hrs- heatexchangers.com/es/recursos/casos-de-estudio/pasteurizacion-de-zumos-pures-gazpachos-sopas-caldos-y- bebidas-a-base-de-soja-1-2.aspx Universidad Nacional De Lujan (2010) Modelado Numrico De Pasteurizacin Artesanal De Leche Y Jugos Naturales. Disponible en: http://www.cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/viewFile/4499/4429 Jos Len (18 enero de 2015) Almacenamiento y refrigeracin de Frutas. Disponible en: http://www.forofrio.com/index.php?option=com_content&view=article&id=123&catid=9&Itemid=54 IICA, MAG, Fondo Salvadoreo para Estudios de Preinversin, BID (1995) Industrializacin de la naranja. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=Xb0qAAAAYAAJ&pg=RA1-PA119&lpg=RA1- PA119&dq=pasteurizacion+HTST+jugo+de+naranja&source=bl&ots=uxtcp_we6- &sig=vnVTU4asdanup8hY_dBz0GyDIQ8&hl=es- 419&sa=X&ei=fZhkVcvsD42eyQTmw4DoBA&ved=0CC4Q6AEwAw#v=onepage&q=pasteurizacion%20HTST%20jug o%20de%20naranja&f=false Durn F. & Dias Montes M. (2004).Tcnicas de conservacin. Manual del ingeniero de alimentos (pp. 214)