ÍNDICE ÍNDICE DE TABLAS... IX ÍNDICE DE FIGURAS... XI 1. RESUMEN INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Objetivo General...

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1 ÍNDICE ÍNDICE DE TABLAS... IX ÍNDICE DE FIGURAS... XI 1. RESUMEN INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Objetivo General Objetivos Específicos REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Guayaba Generalidades Composición nutricional y bioquímica Producción nacional e internacional de guayaba Exportación de guayaba Procesamiento de la guayaba Puré de guayaba Puré de guayaba congelado Jugo de guayaba clarificado Concentrado de guayaba Jarabe de guayaba Base para bebida de guayaba Néctar de guayaba Pectinmetilesterasa (PME) y parámetros cinéticos (D y z) como indicadores de efectividad del tratamiento térmico... 17

2 4.5 Buenas prácticas de manufactura durante el procesamiento Higiene personal, control de enfermedades y hábitos personales Instalaciones físicas y sanitarias Equipo y prácticas operativas Calentamiento por microondas Propiedades de las microondas Mecanismos involucrados en el calentamiento por microondas Diferencias entre el calentamiento convencional y el calentamiento por microondas Ventajas del calentamiento por microondas Aplicaciones de las microondas en alimentos Generadores y equipos de microondas Horno de microondas Sistema de microondas de flujo continuo Sistemas de calentamiento cilíndricos Sistemas planos Propiedades dieléctricas Permitividad, constante dieléctrica y factor de pérdida Profundidad de penetración de potencia Factores que afectan las propiedades dieléctricas Métodos para la determinación de las propiedades dieléctricas Método de la sonda coaxial abierta Método de la línea de transmisión Método de cavidad resonante V

3 Propiedades dieléctricas de frutas tropicales y subtropicales Propiedades dieléctricas de alimentos fluidos PLAN DE INVESTIGACIÓN Establecimiento de la formulación y evaluación del néctar de guayaba Obtención de los parámetros cinéticos para la inactivación de pectinmetilesterasa Determinación de las condiciones de pasteurización con microondas Evaluación durante el almacenamiento Comparación con un método convencional MATERIALES Y MÉTODOS Materias primas Métodos Obtención de pulpa de guayaba Formulación del néctar de guayaba Elaboración del néctar de guayaba Determinación de los parámetros cinéticos de la inactivación térmica de PME Procesamiento de guayaba en un sistema de microondas por lotes Eficiencia del horno de microondas Calentamiento por microondas Calor absorbido durante el calentamiento por microondas Evaluación del procesamiento con microondas en función de la inactivación de pectinmetilesterasa Procesamiento de néctar de guayaba en un sistema de calentamiento convencional VI

4 6.2.8 Determinación de la acidez titulable Determinación del contenido de vitamina C (ácido ascórbico) Determinación de la actividad de la enzima pectinmetilesterasa Preparación de la solución de pectina al 1 % Determinación de la actividad enzimática Evaluación del color Determinación de las propiedades reológicas Determinación de la cuenta total de microorganismos Almacenamiento Evaluación sensorial Análisis estadístico Entrenamiento para el manejo de un sistema de microondas continúo RESULTADOS Y DISCUSIÓN Elección de la formulación del néctar de guayaba Caracterización fisicoquímica de la pulpa y del néctar de guayaba Propiedades fisicoquímicas Calidad microbiológica Determinación de los parámetros cinéticos para la inactivación térmica de pectinmetilesterasa Procesamiento de néctar de guayaba en un sistema de microondas por lotes Curvas de penetración de calor Letalidad del proceso y eficiencia del tratamiento Calor absorbido por el néctar de guayaba durante el tratamiento VII

5 7.4.4 Efecto del calentamiento con microondas y el nivel de potencia sobre las propiedades fisicoquímicas de néctar de guayaba Efecto del calentamiento con microondas y el nivel de potencia sobre las propiedades reológicas de néctar de guayaba Efecto del procesamiento con microondas sobre las propiedades microbiológicas de néctar de guayaba Evaluación del néctar de guayaba durante el almacenamiento Estabilidad de las propiedades fisicoquímicas Estabilidad de las propiedades reológicas Estabilidad de la calidad microbiológica Evaluación sensorial del néctar tratado con microondas Prueba afectiva y discriminatoria Comparación con tratamiento convencional CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÉNDICES Apéndice A: Cálculo del calor absorbido por el néctar de guayaba Apéndice B: Cálculo del flujo requerido en Intercambiador de Calor de Placas (ICP) para dar un tratamiento de 90 C, min Apéndice C: Entrenamiento para el manejo de un sistema de microondas de flujo continuo VIII

6 ÍNDICE DE TABLAS Tabla Página I. Contenido nutricional guayaba. Valores para una porción de 100 g (INEGI, 2009) Producción nacional de guayaba (SIAP, 2009) II. Estudios recientes acerca del procesamiento con microondas (MW) de alimentos líquidos III. Propiedades dieléctricas de seis frutas tropicales a diferentes temperaturas y frecuencias (Wang et al., 2005) IV. Profundidad de penetración (cm) de frutas tropicales calculada a partir de propiedades dieléctricas a 20 C (Wang et al., 2005) V. Estudios realizados en la determinación propiedades dieléctricas de alimentos fluidos VI. Formulación elegida para la preparación de néctar de guayaba VII. Propiedades fisicoquímicas de la pulpa y el néctar de guayaba fresco VIII. Recuento de microorganismos en la pulpa y el néctar de guayaba fresco IX. Parámetros cinéticos de la inactivación térmica de pectinmetilesterasa (PME) en néctar de guayaba (ph= 3.79, 15 Bx) a tres temperaturas ( C) X. Calor absorbido por el néctar de guayaba durante el tratamiento con microondas a dos niveles de potencia (500 y 950 W) XI. Propiedades fisicoquímicas de los néctares de guayaba antes y después del tratamiento con microondas a dos niveles de potencia (500 y 950 W) XII. Propiedades reológicas de los néctares de guayaba antes y después del tratamiento con microondas a 500 (MW500) y 900 (MW950) W XIII. Cuentas microbiológicas (UFC/mL) de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) antes y después del tratamiento a 500 (MW500) y 950 (MW950) W IX

7 XIV. XV. XVI. XVII. XVIII. XIX. XX. XXI. Estabilidad durante el almacenamiento a 4 C de las propiedades fisicoquímicas de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) a 500 (MW500) y 950 (MW950) W Propiedades reológicas de los néctares de guayaba tratados con microondas a 500 (MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C Propiedades fisicoquímicas de la pulpa y del néctar de guayaba fresco empleados en el tratamiento en un Intercambiador de Calor de Placas (ICP) Propiedades fisicoquímicas del néctar de guayaba antes y después del tratamiento en un Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C,3 s Propiedades reológicas del néctar de guayaba antes y después del tratamiento en un Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C,3 s Propiedades fisicoquímicas durante el almacenamiento a 4 C del néctar de guayaba tratado en un Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C, 3 s Propiedades reológicas durante el almacenamiento a 4 C del néctar de guayaba tratado en un Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C, 3 s Estabilidad de la temperatura objetivo en las corridas realizadas con néctar de guayaba en el sistema de microondas continuo de 6 kw X

8 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Página 1. Guayaba Pisidium guajava (Hipernatural, 2009) Producción de guayaba en México (SIAP, 2009) Participación estatal en la producción nacional de guayaba en el 2008 (SIAP, 2009) Valor de las exportaciones de guayaba en miles de dólares (SIAP, 2009) Diagrama de bloques para la elaboración de néctar de guayaba (Esquivel y Guerrero, 2004) Espectro electromagnético (Menendez-Barzanallana, 2009) Alineación de moléculas polares con el campo eléctrico durante el calentamiento por microondas (Decareau, 1992) Calentamiento convencional y calentamiento por microondas Componentes de un magnetrón. 1) Ánodo enfriador de aíre, arreglo multicavidad. 2) Imán permanente. 3) Ensamble de cátodo. 4) Antena que irradia elementos. 5) Bloques crecientes (Potter y Hotchkiss, 1998) El horno de microondas (Buffler, 1993) Sistema de calentamiento cilíndrico por microondas de flujo continuo (IMS, 2010) Sistema de microondas de flujo continuo de 60 kw (Kumar et al., 2008b) Equipo de microondas continuo (Fellows, 2000) Equipo de secado con microondas plano (IMS, 2010) Sistema de sonda coaxial para la medición de las propiedades dieléctricas de los materiales (Buffler, 1993) Equipo de microondas utilizado para el procesamiento de néctar de guayaba Intercambiador de calor de placas empleado en el procesamiento de néctar de guayaba Determinación de la actividad enzimática (Kimball, 1991) XI

9 19. Curva de inactivación térmica de la enzima pectinmetilesterasa (PME) en néctar de guayaba (ph= 3.79, 15 Bx) a tres temperaturas ( C) Estabilidad térmica de pectinmetilestarasa (PME) aislada de guayaba a 50, 80, 90 y 98 C. Determinación enzimática a 50 C, ph= 8 y % de pectina cítrica. (Adaptada de Carvalho et al., 2009) Estabilidad térmica de pectinmetilesterasa (PME) aislada de guayaba en función del tiempo y la temperatura. Determinación enzimática a 50 C, ph= 8 y % de pectina cítrica (Adaptada de Cerqueira Leite et al., 2006) Perfiles de temperatura de los néctares de guayaba tratados con microondas a 500 (MW500) y 950 (MW950) W Valores L*, a* y b* para la muestra tratada a 500 W (MW500) antes y después del tratamiento con microondas (MW) Valores L*, a* y b* para la muestra tratada a 950 W (MW950) antes y después del tratamiento con microondas (MW) Reogramas de los néctares de guayaba antes y después del tratamiento con microondas (MW) a 500 (MW500) y 900 (MW950) W Estabilidad de la actividad enzimática (PME) de los néctares de guayaba tratados con microondas a 500 (MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C Estabilidad del parámetro L* de color de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) a 500 (MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C Estabilidad del parámetro a* de color de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) a 500 (MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C Estabilidad del parámetro b* de color de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) a 500 ( MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C XII

10 30. Reogramas de la muestra tratada a 500 W (MW500) durante el almacenamiento a 4 C Reogramas de la muestra a 950 W (MW950) durante el almacenamiento a 4 C Reogramas de la muestra testigo durante el almacenamiento a 4 C Viscosidad aparente (μ ap ) a 10.2 s -1 de los néctares de guayaba tratados con microondas (MW) a 500 (MW500) y 950 (MW950) W durante el almacenamiento a 4 C Diferencia neta de color (ΔE*) después del tratamiento térmico con microondas (MW) a 500 (MW500) y 950 (MW950) W e Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C, 3 s Actividad enzimática (U.A.E./mL) durante el almacenamiento a 4 C del néctar de guayaba tratado en el Intercambiador de Calor de Placas (ICP) a 90 C, 3 s Actividad enzimática residual (%) a los 12 días de almacenamiento a 4 C Diferencia neta de color (ΔE*) durante el almacenamiento a 4 C Equipo de microondas continuo (6 kw) y sus componentes 1) Fuente de energía de alto voltaje 2) Magnetrón 3) Sensor de la energía suministrada y reflejada 4) Moduladores de la energía suministrada y reflejada 5) Guía de onda 6) Tubo aplicador 7) Controlador de la energía suministrada Bomba e intercambiador de calor del equipo de microondas continuo (6 kw). 124 XIII