Modelos Aplicados al Proceso de Secado del Chile Poblano

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1 Modelos Aplicados al Proceso de Secado del Chile Poblano MendozaMedina, J. L.; MartínezSoto, G.; AlcántaraGonzález, M. L.; LópezOrozco, M. y MercadoFlores, J. Instituto de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Guanajuato. Apartado postal 483, 36500, Irapuato, Guanajuato, México. martige@dulcinea.ugto.mx Resumen Trozos de chile poblano fresco de 94 % de humedad se sometieron a deshidratación osmótica, y posteriormente a un secado con aire caliente. Los trozos de chile poblano se sumergieron en soluciones de cloruro de sodio al 2.5 y 10 % de concentración a una temperatura de 20 y 60 C por un tiempo de 4 horas, posteriormente, para la deshidratación tipo túnel, se utilizó aire a las temperaturas de 55 y 75 C y una velocidad de 1.5 m/s. Durante la deshidratación osmótica se obtuvo una pérdida de peso entre 8.5 % y 40 %, respectivamente para los cuatro tratamientos, mientras que en el secado con aire caliente se perdió del % al 94 %. La ganancia de sólidos fue de % como valor máximo, mientras que la actividad de agua disminuyó al aumentar la temperatura, la concentración de la solución osmótica y el tiempo; el menor valor de actividad de agua que se obtuvo fue de 0.89 después del secado osmótico y de 0.39 después del secado con aire caliente. Respecto a la pérdida de humedad los valores obtenidos para la deshidratación osmótica son del 76 % y para el secado en túnel de 3.77 %. El factor de encogimiento fue mayor para las muestras deshidratadas con aire caliente, observándose que hay diferencia significativa entre los dos métodos de secado a una p La diferencia total del color es mayor en las muestras sometidas al secado en túnel teniendo como resultado una E = como valor máximo. La textura de las muestras de chile poblano se incrementó cuando estas fueron sometidas a la deshidratación con aire caliente obteniéndose como valor máximo (54.51 N). En la comparación de los datos experimentales mediante un análisis de varianza, se encontró que existe diferencia significativa de la textura entre estos dos procesos de deshidratación. Introducción Muchos productos agrícolas requieren un secado postcosecha para su adecuada conservación hasta que llegan a los centros de consumo. Aún en el caso de los productos que se comercializan en forma fresca, el secado ofrece una alternativa al agricultor cuando existen problemas de transporte o se producen bajas de precio por sobreproducción. Se estima que en México se producen anualmente más de 500 mil toneladas de chiles frescos y 416

2 alrededor de 60 mil toneladas de chiles secos. La deshidratación osmótica; descrita como una deshidratación parcial de las frutas y vegetales, a través de un proceso de ósmosis que se obtiene de colocar las piezas de frutas o vegetales en una solución hipertónica (Fréderic y col., 2001; Cuncha y col., 2001). Mientras tanto los cambios de un factor de calidad C presentes en los procesos de secado pueden ser descritos según (Chen y Ramaswamy, 2002). Dichos cambios se refieren a una consideración cinética en los cambios de calidad en los alimentos durante el almacenamiento y procesado. Generalmente la proporción de cambio de un factor de calidad C puede representarse por: Donde: k = Es una constante C = Factor de calidad n = Orden de la reacción t = tiempo = ( ) Para la mayoría de los alimentos, las relaciones que dependen del tiempo parecen ser descritas por modelos de cero y primer orden. a) Para un modelo de orden cero (n = 0) ó lineal se tiene: = + b) Para un modelo de primer orden (n = 1) ó exponencial se tiene: = En este trabajo se usan los dos modelos para linealizar el comportamiento de los parámetros de calidad evaluados y así tratar de explicar dicho comportamiento. Materiales y Métodos Deshidratación osmótica. El chile poblano se adquirió en la central de abastos de la localidad, se limpio, despepito y corto en cuadrados de 2.2 cm x 2.2 cm, una vez troceado se escaldo a 80 C durante 5 minutos. La solución hipertónica se preparó disolviendo sal grado comercial hasta alcanzar concentraciones de 2.5 y 10 %. La deshidratación osmótica se realizó al colocar 100 gramos de trozos de chile en canastillas de acero inoxidable que 417

3 contenían 400 ml de solución osmótica a temperatura de 20 y 60 C, respectivamente, para mantener la temperatura constante se utilizó un baño maría. Se estableció un tiempo total de 4 horas, durante el cual se registró: pérdida de peso, actividad de agua, % humedad, color, textura, en intervalos de tiempo de 30 minutos la primer hora y las subsecuentes cada 60 minutos. Los tratamientos fueron designados de la siguiente manera: Tratamiento 1 (T1): a la solución de 2.5 % NaCl a temperatura de secado osmótico de 60 C con escaldado. Tratamiento 2 (T2): a la solución de 2.5 % NaCl a temperatura de secado osmótico de 20 C sin escaldado. Tratamiento 3 (T3): a la solución de 10 % NaCl a temperatura de secado osmótico de 60 C con escaldado. Tratamiento 4 (T4): a la solución de 10 % NaCl a temperatura de secado osmótico de 20 C sin escaldado. Deshidratación en túnel. Las muestras escaldadas y sometidas a la deshidratación osmótica se colocaron en la cámara de secado y se les hizo pasar una corriente de aire caliente a 75 C y una velocidad de 1.5 m/s. Se realizaron lecturas de peso del material a intervalos de 15 minutos la primera hora y cada 30 minutos las siguientes horas hasta completar un tiempo de secado de 4 horas, utilizando una balanza OHAUS modelo Ganancia de sólidos. La ganancia de sólidos es el transporte neto de sólidos solubles e insolubles y su determinación se realizó con la ecuación = Contenido de humedad. Se pesaron 3 gramos de muestra (trozos de chile poblano) en un pesa filtro o caja petrí, puestos previamente a peso constante, y se sometieron a calentamiento en una estufa con ventilación a 100 C o 105 C, de acuerdo al método publicado por la A.O.A.C. (1984). El porcentaje de humedad se calculó con la ecuación: % humedad = [(M a / M) (100)] Donde: M = masa en gramos de la muestra húmeda. a = masa en gramos de la muestra seca. 418

4 Encogimiento. La pérdida de volumen se determino utilizando un vernier para medir los lados y el espesor de los trozos de chile poblano, al inicio, durante y al final de la deshidratación esto con el fin de obtener el volumen inicial y final para poder emplear la siguiente expresión: Donde: E = encogimiento Vi = Volumen inicial Vf = Volumen final = ( ) Actividad de agua. La actividad de agua se determinó colocando trozos de chile en el portamuestras para este análisis, el cual, a su vez, se montó en un aparato medidor de la actividad de agua marca AQUA LAB modelo serie 3. Por ultimo se esperó a que la señal del aparato se estabilizara y se procedió a registrar el valor. Diferencia total del color. La variación total de color se realizó con la ayuda del espectrofotómetro Minolta modelo CM508.Primeramente se tomo la lectura del color con en tres puntos típicos (arriba, en medio y abajo) del área superficial de la muestra; una vez realizado las lecturas de los parámetros evaluados (L*, a* y b*), para cada tratamiento y tiempo de secado; se procedió a emplear la siguiente expresión propuesta por (Chen y Ramaswamy, 2002). =!!! ( + + ) Donde la variación del parámetro L se calcula a partir de un valor inicial de L* al cual se le restan los demás valores tomados para L* a cada uno de los tiempos de secado y así se hace para los dos parámetros restantes (a* y b*), una vez obtenidos los incrementos o variaciones se elevan al cuadrado, se suman los resultados y se elevan a la 0.5, de esta forma se obtiene la variación total del color. Textura. La textura del chile poblano fresco y deshidratado por osmosis y túnel se expresó en Newtons (N), fue determinada mediante el texturómetro TAT2, al cual se le adaptó una cuchilla de 7 cm de longitud y la velocidad de penetración fue de 1mm/s. 419

5 Análisis de datos. Para la elaboración, regresión o ajuste de gráficas a una curva determinada se utilizó el programa Microcal origen versión 4.10 y el Statgraphics Plus versión 2.1 para el análisis de varianza. Resultados y Discusión En las Figuras 1 y 2 puede observarse el efecto de la concentración de NaCl y de la temperatura sobre la evolución de la pérdida de peso durante la deshidratación osmótica y la deshidratación en túnel. Como se muestra en la Figura 1, durante la deshidratación osmótica hay una menor pérdida de peso. Para el tratamiento 3 (10% NaCl, escaldado a 80 C y secado osmótico a 60 C) se obtuvo una pérdida del 40% y un coeficiente de correlación de , aplicando el modelo lineal C = C 0 + k t. Para el tratamiento 1 (2.5% NaCl, escaldado a 80 C y secado osmótico a 60 C) se perdió solamente el 35%. En la Figura 2 se puede observar que la pérdida de peso es mayor debido a la concentración de NaCl y a la temperatura. Para los tratamientos sometidos a la deshidratación con aire caliente la pérdida de peso fue de 94 % para el Tratamiento tres y un coeficiente de correlación de , aplicando el modelo lineal o de orden cero. El porcentaje perdido para el tratamiento 1 fue de 92.5%. Mientras más agua se pierde en la deshidratación con aire caliente menor es la cantidad de agua libre contenida en el alimento. Pérdida de peso (%) Y = T3 T1 T4 T Tiempo (min) Figura 1. Pérdida de peso de los trozos de chile poblano durante la deshidratación osmótica. R 2 = para el tratamiento 3, usando el modelo C = C 0 + k t. 420

6 Pérdida de peso (%) Y = T3 T1 T2 T Tiempo (min) Figura 2. Pérdida de peso de los trozos de chile poblano deshidratado con aire caliente. R 2 = para el tratamiento 3, usando el modelo C = C 0 + k t. En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos para la pérdida de peso, así como las ecuaciones ajustadas a los modelos matemáticos lineal y exponencial, donde es el tiempo en minutos y Y la pérdida de peso (%). 421

7 Tabla 1. Pérdida de peso (%) durante la deshidratación osmótica y túnel. Pérdid Tratamient o a de peso (%) C = C 0 + k t (k t) C = C 0 e Osmótico Ecuación ajustada R 2 Ecuación ajustada R 2 T1 35 Y = T2 8.5 Y = T3 40 Y = T4 16 Y = Y = Y = Y = Y = Túnel T Y = T2 88 Y = T3 94 Y = T Y = Y = Y = Y = Y =

8 En la figura 3 se muestra la perdida global de la humedad de trozos de chile poblano en la deshidratación osmótica y su posterior deshidratación con aire caliente. El valor de R 2 = para el tratamiento 2, ajustada a una ecuación polinomial de segundo grado. 100 Y = E4 2 Pérdida de humedad (%) Deshidratación en túnel Deshidratación osmótica T2 T4 T1 T Tiempo (min) Tabla 2. Se muestran los resultados de la perdida de volumen o encogimiento del producto, así como su actividad de agua y la diferencia total del color (). Tratamiento % volumen perdido Actividad de agua Diferencia total del Osmótico color () T ± T ± T ± T ± Túnel T ± T ± T ± T ±

9 Tabla 3. Textura del chile poblano deshidratado osmóticamente y con aire caliente. Textur Tratamient o a final (N) C = C 0 + k t (k t) C = C 0 e Osmótico Ecuación ajustada R 2 Ecuación ajustada R 2 T Y = Y = T Y = Y = T Y = Y = T Y = Y = Túnel T Y = Y = T Y = Y = T Y = Y = T Y = Y = Bibliografía Turhan, M. and Nazan, T. K Drying kinetics of red pepper. Journal of Food Processing and Preservation, 21: KaymakErtekin, E Drying and rehydrating kinetics of green and red peppers. Journal of Food Science, 67(1): Ozen, B. F.; Dock, L. L.; Ozdemir, M. and Floros, J. D Processing factors affecting the osmotic dehydration of diced green peppers. International Journal of Science and Technology, 37: