Congelación de Fresa por Método Mixto Criogénico y Mecánico

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1 Congelación de Fresa por Método Mixto Criogénico y Mecánico Zeferino Gamiño Sierra 1, Hugo Rosales Bravo 1 Mayela Bautista Justo 1 y Carlos Leonel García Díaz 2 1 Universidad de Guanajuato, 2 Universidad Autónoma de Nuevo León gamize@dulcinea.ugto.mx Resumen Se congelaron fresas de la variedad Sweet Charlie, por dos métodos de congelación: a) mixto criogénico con CO 2 mecánico y b) mecánico: Se compararon con fresas congeladas, comerciales. Una vez congeladas se almacenaron durante 10, 20 y 30 días a 19 ± 2 ºC. Las muestras se analizaron por su contenido de humedad, antocianinas, vitamina C y azúcares reductores. Se les midió también la firmeza. Los resultados indicaron que la congelación mixta criogénica-mecánica se realizó en tan solo 19 minutos a 12ºC, en tanto que con la congelación mecánica se requirieron 154 minutos par alcanzar 18ºC. No se observó diferencia significativa en el contenido de agua ( %), antocianinas, vitamina C, azúcares reductores ( %) y textura entre las fresas congeladas por método mixto y las comerciales, aunque si hubo diferencia con respecto a la fresa fresca. Se concluye que el método mixto criogénico mecánico es mejor que el mecánico porque ahorra tiempo y energía. Palabras clave. Fresas. Congelación criogénica, congelación mixta Abstract Strawberries (Sweet Charlie variety), were frozen by two freezing methods: a) mixed cryogenic CO 2 and mechanical, b) mechanical. They were compared with commercial frozen strawberries. The materials were stored for 10, 20 and 30 days, at 19 ± 2ºC. The samples were analyzed by their content of moisture, anthocyanins, vitamin C, sugars, and texture. The results indicated that: Mixed Cryogenic- mechanical freezing was carried out at 12ºC in 19 min, while mechanical freezing was carried out at 18ºC in 154 min. There were no significant differences in the texture and chemical properties between the freezing samples, although differences between fresh and frozen strawberries were observed. The frozen Strawberries contained (g/100 g): moisture ; reducing sugars Evidence indicates that the freezing mixed process with CO 2 and mechanical has no significant detrimental effect on nutritive value. It was concluded that this method is better than the mechanical, for this kind of products since there is a considerable time and energy saving. Key words: Strawberries, Mechanical -Cryogenic freezing 374

2 Introducción La congelación y el almacenamiento en frío se cuentan entre los métodos más antiguos de conservación de alimentos (Potter, 1992); asimismo, en la actualidad constituye un método excelente para mantener casi inalteradas durante un tiempo prolongado las características originales de alimentos perecederos. En el proceso de congelación las dos variables más importantes son la velocidad y la temperatura de congelación. Las temperaturas empleadas para congelar los productos alimenticios pueden variar desde aproximadamente 15 a 40 ºC. La congelación rápida de productos alimenticios, se la conoce en la actualidad como ultracongelación y se realiza en sólo unos minutos (máximo de 120), dependiendo de los sistemas empleados, que básicamente son dos: la ultracongelación por aplicación de gases criogénicos (nitrógeno líquido o bióxido de carbono) a bajas temperaturas, con lo que el proceso puede tener lugar en tan solo 1 a 15 minutos y la ultracongelación con equipos mecánicos. La criogénia se define como la ciencia dedicada a la producción de bajas temperaturas ( en general por debajo de 100ºC. El CO 2 es un gas en condiciones normales (20ºC de temperatura y 1 Kg/cm 2 de presión). Una de sus presentaciones comerciales es como hielo seco o nieve carbónica a una temperatura de -78 ºC y a la presión atmosférica, teniendo entonces una alta capacidad frigorífica (150 Kcal/Kg) (Madrid y col., 1991; Gamiño y col., 1994). Aunque el frío mecánico tradicional y la criogenia aparecen muchas veces en competencia tienen un campo de aplicación conjunto. La posibilidad de aplicar el frío criogénico antes del mecánico permite congelar rápidamente la superficie de los productos alimenticios, evitando así las excesivas pérdidas de peso por deshidratación (Alimentosargentinos, 2003). El cultivo de la fresa es muy importante en el estado de Guanajuato, principalmente porque es un producto de exportación. Sin embargo, la fresa es muy perecedera, por lo que debe procesarse de inmediato. Es importante también aplicar métodos de conservación que eviten el deterioro y conserven su apariencia y elementos nutritivos. En este trabajo se congeló la fresa por los métodos mixto criogénico-mecánico y mecánico. Se comparó, la calidad de las fresas congeladas por ambos métodos, determinando la textura, contenido de vitamina C, antocianinas y azúcares reductores. 375

3 Materiales y Métodos Se utilizó fresa de la variedad Sweet Charlie adquirida en los campos de cultivo, localizados en el municipio de Irapuato, Gto. Como testigo se emplearon las fresas congeladas comerciales de la marca Mity Fresh. Congelación de las muestras. Las fresas se lavaron y desinfectaron con nitrato de plata coloidal durante 15 minutos, se pesaron 150 g de muestra (por triplicado) y se colocaron en charolas de unicel, se les colocó una capa de hielo seco triturado en una relación de peso de 1:1. En el centro de una fresa se colocó el sensor del termómetro digital marca Big Digit con un rango de temperatura de 75 a +175 ºF. Las charolas se introdujeron a la cámara de congelación (Gamiño y col. 2004) y se bajaron las temperaturas a 5, -8 y 12ºC, haciendo tres tratamientos para la etapa criogénica. Posteriormente se continuó con la etapa mecánica. La etapa mecánica se realizó en un congelador marca Torrey modelo CH5H0 con una temperatura aproximada de 30 ºC, al cual se le adaptó un ventilador marca Airtech modelo 01038, la velocidad de corriente del aire fue de 2.6 m/s. En esta etapa los productos se llevaron a una temperatura de 18 ºC. Una vez congelados los productos se envolvieron en una película plástica y se almacenaron en el congelador durante un mes. Las muestras se descongelaron en un refrigerador doméstico durante 24 horas ( Gutiérrez, 1996), para su análisis posterior. Análisis químico. Se determinaron la acidez total y azúcares reductores por los métodos de la AOAC, El ácido ascórbico (Hernández, 2002), Antocianinas (Wrolstad, 1976). Se les determinó el perfil de textura en un Texturómetro TA-TX2. Diseño de experimentos. Se empleó un diseño completamente alegorizado para los siguientes tratamientos: T1, Producto congelado comercial. T2, Fresa fresca. T3, Método mixto criogénico-mecánico de -5 a -18 C. T4, método mixto de -8 a 18 C. T5, Método mixto de 12 a -18 C. ( T3 a T5 almacenados 10 días. T6, T7 y T8 las mismas temperaturas, pero almacenados durante 20 días. T9, T10 y T11 almacenados 30 días. La primera temperatura es la alcanzada en la etapa criogénica y donde se inicia la etapa mecánica. Las variables estudiadas fueron: contenido de agua, vitamina C, antocianinas, azúcares reductores, acidez total y textura. Se hizo un análisis de varianza empleando el paquete estadístico Stat Grafics Plus versión 2.1. La diferencia entre medias se estableció aplicando la prueba de rangos múltiples de Duncan. 376

4 Resultados y Discusión En la Gráfica 1 se presentan las curvas de congelación mixta (criogénica-mecánica) comparadas con la de la congelación criogénica. Se observa una diferencia en tiempo de 2.7 minutos entre la congelación criogénica A1 (16.3 min) y la mixta a -8 C (A3) y -12 C (A4) (19 minutos). Este resultado indica que el tiempo empleado en la etapa mecánica se reduce considerablemente cuando se emplea la congelación criogénica al inicio, ya que se alcanzan los -18 C en tan solo 19 minutos, en tanto que en la congelación mecánica el tiempo empleado fue de 154 minutos, como se presenta en la Gráfica 2. De aquí que el empleo del método mixto permita un considerable ahorro de energía. Contenido de agua. El contenido de agua en la muestra fresca fue de % y el menor valor fue para el tratamiento 9, con 88 %, lo que significa que la pérdida máxima de agua en la congelación mixta fue de 2.58 %. Estos valores son inferiores a los que reporta Gruda y Postolski, s/f para diferentes métodos de congelación: lecho fluidizado (8 12 %), nitrógeno líquido (8 11 %) y túnel de congelación por corriente de aire (21 32 %). Es importante aclarar que el método de descongelación también tiene mucho que ver en la pérdida de agua. Contenido de antocianinas. El contenido de antocianinas en la fresa fresca fue de mg/100 g y de mg/100 g en las fresas del T6 (-5 a -18 C 20 días de almacenamiento). Se observó también que después de 30 días de almacenamiento hubo mayor degradación del pigmento. Figura 1. Fresas descongeladas (Tratamiento T7) 377

5 Figura 2. Fresas comerciales descongeladas Contenido de Vitamina C. El contenido de vitamina C en la fresa fresca fue de 52 mg/100 g y de a mg/100 g en las fresas congeladas, lo que representa una pérdida entre el 34 y 39.3 %, se reporta en la literatura un pérdida del 38.4 % de vitamina C en la congelación hasta -30 C por medio de túnel (Fraczac y Zalewska-Korona (2001), en las fresas comerciales se encontró un valor de 33 mg de vitamina C/100g. Determinación de acidez La acidez inicial de la fresa fresca fue de ml de NaOH 0.01N /100 g de muestra, valor igual estadísticamente al tratamiento T6. En general los tratamientos cuya temperatura bajó a -5 C en la etapa criogénica no presentaron diferencia en la acidez. En los demás tratamientos la acidez aumentó en un rango de 19 a 21 ml de NaOH 0.01 N. En la fresa comercial la acidez fue de 16 ml. Contenido de azúcares reductores. El contenido de azúcares reductores osciló entre y 2850 mg por 100 g de fresa. No se observó diferencia significativa en ninguno de los tratamientos. 378

6 Gráfica 1. Congelación de fresa por métodos criogénico y mixto (criogénico-mecánico), utilizando bióxido de carbono sólido en la etapa criogénica y aire forzado a una velocidad de 2.6 m/s y una temperatura de 25ªC en la etapa mecánica. Gráfica 2. Congelación de fresa por método mecánico empleando aire forzado a 25 ºC y con una velocidad de 2.6 m/s Textura. Se midieron 6 variables: elasticidad, cohesividad, masticabilidad, gomosidad, adhesividad y dureza. En este trabajo sólo se reporta la dureza por ser la variable que más afecta el aspecto final del producto. La dureza en la fresa fresca fue de 1.59 kg de fuerza de compresión, diferente estadísticamente (p<0.05) a todos los demás tratamientos cuyos 379

7 valores estuvieron entre y kg este último valor fue para el tratamiento 7, que fue el que presentó las mejores características de textura. Conclusiones El tiempo requerido en la congelación mixta (criogénica-mecánica) empleando las temperaturas de -8 y -12 C en la etapa criogénica fue de 19 minutos, mientras que a -5 C se emplearon 25 min. Estos tiempos representan un gran ahorro de energía si se considera que en la congelación por método mecánico, el tiempo para alcanzar la misma temperatura fue de 154 min. Este método de congelación es recomendable para frutas como la fresa, ya que la calidad del producto se conserva tanto en apariencia como en valor nutritivo. Bibliografía Alimentosargentinos Las armas del frío. (Consultada en internet). AOAC Oficial Methods of Análisis. 15th ed. Maryland. Unated States of America. Gamiño, S.Z., Bautista, J.M. y Gutiérrez, B.C. (1994). La congelación criogénica aplicada a la industria alimentaria. Memoria del IV Congreso Nacional de Ingeniería Agrícola. Cuautitlán Izcalli, Edo. de México dei 28 al 30 de septiembre. pp. c7-c12. Gamiño, S. Z., Bautista, M., García Díaz, C.L., Barrientos Olmos A. y Camarena A.E Congelación Criogénica de Alimento Típico Mexicano Elaborado con Tortilla y Setas (Pleurotus ostreatus). Memorias del Congreso Internacional de la Asociación de Ingenieros Agrícolas. San José de Costa Rica. Gruda, Z y Postolski. S/f. tecnología de la congelación de los alimentos. Ed. Acribia. Zaragoza, España. Pp Gutiérrez B. C.C Comparación de métodos de descongelación de vegetales. Tesis de licenciatura: Ingeniería en Alimentos. Instituto de Ciencias Agrícolas. Universidad de Guanajuato. Hernández, G.C., Basurto C.G y Salcedo H. R Determinación de Vitamina C por un método colorimétrico en tres presentaciones de fresa. Memorias del IV Congreso Regional de Ciencia de los Alimentos. Monterrey, N.L. Madrid, A., J. M. Gómez Pastrana y F. Santiago Los Gases en la Alimentación. A. Madrid Vicente Ediciones. Madrid España. 251 pp. 380

8 Potter, N.N La Ciencia de los Alimentos. Editorial Andrómeda S.A. México. Pp Zind, T. The coming of carbon dioxide. CO 2 is now inhibiting microorganism growth and spoilage in more application than ever. Food Processing 60(2): Wrolstad, R. E Color and pigment analysis in fruit products. Oregon State University. Agr. Expt. Sta. Bul