INFORME DE VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMÍBAR EN FRUTA CONFITADA

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VELOCIDAD DE DIFUSION DEL ALMÍBAR EN LE PROCESO CONFITADO
Las frutas y vegetales son los más propensos al deterioro por microorganismos, debido al contenido de agua que presentan. Las frutas en general contienen alrededor de 75% de agua. La papaya es un alimento muy perecible y de corta vida útil, por ello éste fruto se conserva mediante deshidratados, néctares, jugos. 
La deshidratación osmótica consiste en sumergir los alimentos en soluciones hipertónicas con el objetivo de producir dos efectos principales: flujo de agua desde el producto hacia la solución hipertónica y flujo de solutos hacia el interior del alimento. En algunos casos se puede presentar la salida de solutos como son los ácidos orgánicos. 
La deshidratación osmótica permite la extracción de alrededor del 50% del contenido acuoso de las frutas frescas, en este caso papaya; otros ejemplos son, mangos, manzanas, etc. El secado final de la deshidratación osmótica provee un producto de mejor calidad en cuanto a apariencia, sabor, olor y color. 
El producto que se propone a través de ésta práctica, son productos procesados por deshidratación osmótica y secado, obteniendo frutas confitadas de papaya 
El objetivo principal de ésta práctica es:
· Determinar la velocidad de difusión del almíbar a través de la membrana celular de papaya en el procesado confitado-método lento
· Determinar la difusividad del almíbar (A) en agua (B) contenida en la estructura celular 
2.1 TRANSFERENCIA DE MASA
Según BADGER (1965) se da cuando un sistema contiene dos o más componentes cuyas concentraciones varían de punto a punto, hay una gran tendencia a la transferencia de masa, minimizando las diferencias de concentración en el sistema. El transporte de un constituyente, de una región de alta concentración a una de concentración baja, se denomina transferencia de masa.
El mecanismo de transferencia de masa, así como el de transferencia de calor, dependen del sistema dinámico en que tiene lugar. La masa se puede transferir por movimiento molecular en fluidos en reposo, o bien puede transferirse desde una superficie contenida en el seno de fluido que se mueve, ayudada por las características dinámicas de flujo, esto es el movimiento forzado de grandes grupos de moléculas. 
La difusión molecular es el viaje de uno o más componentes a través de otros ocasionados por una diferencia de concentraciones o de potencial químico cuando se ponen en contacto dos fases inmiscibles, que se encuentran estancadas o en régimen laminar.
La rapidez con la cual se transfiere un componente en una mezcla de penderá del gradiente de concentración existente en un punto y en una dirección dada. Su movimiento está descrito por el flujo, el cual está relacionado con la difusividad por medio de la Primera Ley de Fick para un sistema isobárico e isotérmico
Además MALDONADO Y PACHECO (2003) la transferencia de masa cambia la composición de soluciones y mezclas mediante métodos que no implican necesariamente reacciones químicas y se caracteriza por transferir una sustancia a través de otra u otras a escala molecular. Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición, la sustancia que se difunde abandona un lugar de una región de alta concentración y pasa a un lugar de baja concentración.
2.2 DESHIDRATACION OSMOTICA
El principal objetivo de la deshidratación osmótica es conservar los alimentos para extender la vida útil de los mismos mediante una disminución del contenido humedad, reduciendo así la actividad de agua, inhibiéndose con esto el crecimiento microbiano y la actividad enzimática, factores que provocan el deterioro de los alimentos. La deshidratación osmótica consiste en la remoción de agua, por inmersión del alimento en una solución altamente concentrada de un soluto desde la solución hacia el alimento. Se ha comprobado que la velocidad de migración del agua desde el alimento hacia la solución concentrada, es mayor que la de los sólidos hacia el interior de la fruta. La cinética de deshidratación osmótica 	 con frecuencia se refiere a las velocidades de pérdida de agua, ganancia de sólidos y pérdida de peso en los alimentos se realiza usualmente hasta alcanzar una reducción de peso del 50%, una mayor disminución requiere mucho tiempo. también permite reducir hasta 80% del agua original del alimento , protegiendo e incluso mejorando características como el color y sabor de los productos.
La determinación de constantes de permeabilidad del agua y soluto pueden ser utilizadas para un control en el proceso de deshidratación osmótica y para incrementar el flujo de agua 
2.3 FENÓMENOS FÍSICOS EN EL CONFITADO: OSMOSIS Y ABSORCIÓN
ARIAS (2008) manifiesta que la ósmosis y la absorción son procesos que ocurren indistintamente a diferentes velocidades. Durante la cocción de la fruta en el almíbar, se produce la difusión del jugo celular a la solución del almíbar y el azúcar de este, penetra en el interior de la fruta. Si bien el jugo celular sale a mayor velocidad, quedando los frutos arrugados, la impregnación de azucares es mucho más lenta, razón por la que es necesario dejar la fruta inmersa en el jarabe por un tiempo necesario que permita llegar al equilibrio. Por esta razón, el confitado debe ser gradual ya que al colocar la fruta directamente en un jarabe concentrado, esta se encoge y el azúcar se acumula en el exterior de la fruta y no penetra al interior. El equilibrio final es alcanzado por un proceso de absorción, en el cual el jugo se comprime originando una succión, finalmente se produce una deshidratación parcial por osmosis la cual se traduce en una reducción del peso de la fruta.
CRISTALIZACIÓN 
La técnica de cristalización se basa en extraer el agua de un producto mediante presión osmótica. Las soluciones azúcar permiten bajo ciertas condiciones, esta deshidratación. Se presenta tener la posibilidad de tener frutas confitadas retexturizadas a partir de la pulpa de la fruta, cascara de la fruta, fruta entera o en trozos. La calidad de la materia prima (madurez, textura), los tratamientos preliminares, las condiciones de cristalización (presión, temperatura, calidad de azucares, tiempo de contacto) permiten adaptar la tecnología empleada en los productos requeridos. Una fruta cristalizada es el producto sometido a un proceso de confitación con cocciones repetidas o sin ellas, que está impregnado de azúcar hasta niveles entre 55-65% sólidos solubles y se caracteriza por un contenido de 20-25% de agua, lo que hace que el alimento sea plástico y correoso 
CONTROL DE CALIDAD
Una fruta confitada de buena calidad es la que cumple con los requisitos que exigen las normas técnicas, tiene la aceptación, la preferencia del consumidor y puede competir con éxito en el mercado. Los requisitos de calidad están relacionados con las características sensoriales, la composición y las condiciones microbiológicas de la fruta confitada.
Los requisitos son los siguientes:
· Color: que sea uniforme y brillante
· Olor y sabor: dulce
· Textura: firme y blanda
· Apariencia: brillante, transparente, uniforme en el color y en el tamaño.
· Contenido de azúcar: debe de estar entre 68 a 70ºBrix
· pH: debe de estar entre 4,0 a 4,5
· Humedad: el contenido máximo de agua debe de ser de25%
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA SELVA. Para la transformación de fruta en confitado, varias soluciones de agua de azúcar llamada almíbares son utilizados, el azúcar utilizada usualmente es sacarosa y azúcar invertida y varios almíbares de glucosa.
La transferencia de humedad de la fruta con la substitución de uno de los almíbares a alto nivel de concentración final del azúcar incorporado, está influenciada por lo siguiente:
· Madurez de la fruta 
· Dimensiones de la fruta.
· Concentración del azúcar del almíbar
· Temperatura a la cual el proceso ocurre.
MATERIALES Y MÉTODOS 
MATERIA PRIMA E INSUMOS:
· Fruta: papaya entre verde y pintón
· Sal
· Cloruro de calcio
· Bisulfito de sodio
· Acido cítrico
· Bicarbonato de sodio
· Sorbatode potasio
· Colorantes 
EQUIPOS Y MATERIALES;
· Materia prima e insumos 
· Equipos y materiales 
· Cocina
· Ollas
· Tabla de picar
· Cuchillos
· Coladores
· Balanza
· Refractómetro
· Termómetro
 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA OBTENCION DE CONFITADO DE PAPAYA 
 MATERIA PRIMA 
METODOS: Preparación de la fruta confitada.
1. Se lavó y peló la papaya, se quitó las semillas y tejido placentario, se lavó nuevamente con agua potable.
2. Se picó la fruta en cubos de 1cm x 1 cm de lado aproximadamente.
	
3. Maceración: la pulpa picada se colocó dentro de un recipiente que contenía la salmuera, (1 litro por cada kg de fruta picada).
· La salmuera se preparó con la siguiente formulación: 155,04 g de sal industrial, 64,6 g de cloruro de calcio, 6,46 g de bisulfito de sodio, 1,290 litros de agua potable. La maceración se realizó por 48 horas.
4. Después de dos días de maceración se lavó la fruta con abundante agua corriente hasta desaparecer el sabor salado.
	
5. Se escurrió la fruta y se colocó con agua en cantidad suficiente que cubrió la fruta. Luego se hirvió por tres minutos. Inmediatamente después de la cocción la fruta se escurrió y enfrió rápidamente para evitar su deformación.
6. Confitado: Se sumergió la pulpa de la fruta en jarabes de concentraciones cada vez mayores, con el fin de que el azúcar del medio ingrese en el interior de sus tejidos.
Inmersión en jarabe al 30%: El jarabe al 30% se preparó utilizando 300 g de azúcar más 700 ml de agua (por cada kg de fruta escurrida se empleó un litro de jarabe). El jarabe se calentó a ebullición, luego se agregó fruta pre cocida y escurrida, se llevó a cocción por 5 minutos. Luego se colocó en un recipiente con tapa y se dejó reposar por espacio de 24 horas. Después de este tiempo se escurrió la fruta, se medió la concentración del jarabe y del fruto.
	
7. Inmersión en jarabe al 40%: Al jarabe anterior, se le añadió la cantidad necesaria de azúcar para llevarlo a una concentración de 40%. El jarabe se calentó hasta ebullición, luego se agregó la fruta escurrida, se llevó a cocción por 5 minutos. Luego se colocó en un recipiente con tapa y se dejó reposar por espacio de 24 horas. Luego se escurrió la fruta, se medió la concentración del jarabe y del fruto.
8. Inmersión en jarabe al 50%: Al jarabe anterior, se le añadió la cantidad necesaria de azúcar para llevarlo a una concentración de 50%. El jarabe se calentó hasta ebullición, luego se agregó ácido cítrico (3 g por 10 L), se hirvió por 5 minutos. Luego se retiró el recipiente del fuego y se añadió bicarbonato de sodio en la misma proporción que el ácido. Inmediatamente después se colocó el producto con el jarabe y se añadió el colorante elegido, se agitó suavemente hasta disolverlo completamente y se dejó reposar por 24 horas. El colorante se usa en proporción de 1 g por cada 10 L de jarabe.
9. Inmersión en jarabe al 60%: Al jarabe anterior, se le añadió la cantidad necesaria de azúcar para llevarlo a una concentración de 60%. El jarabe nuevamente se llevó a ebullición, luego se agregó ácido cítrico (3 g por 10 L), se hirvió por 5 minutos. Luego se retiró el recipiente del fuego y se añadió bicarbonato de sodio en la misma proporción que el ácido. Inmediatamente después se colocó el producto con el jarabe y se añadió el colorante elegido, se agitó suavemente hasta disolverlo completamente y se dejó reposar por 24 horas. El colorante se usa en proporción de 1 g por cada 10 L de jarabe.
	
10. Inmersión en jarabe al 70%: Se procedió como en el caso anterior. Al jarabe anterior, se le añadió la cantidad necesaria de azúcar para llevarlo a una concentración de 70%, ácido cítrico a razón de (2,5 g por 10 L), bicarbonato de sodio en la misma proporción que el ácido (2,5 por 10L de jarabe), y se añadió el colorante elegido (opcional), en proporción de 1 g por cada 10 L de jarabe.
11. Inmersión en jarabe al 75%: Se procedió como en el caso anterior. Al jarabe anterior, se le añadió la cantidad necesaria de azúcar para llevarlo a una concentración de 75%, ácido cítrico a razón de (2 g por 10 L), bicarbonato de sodio en la misma proporción que el ácido (2 por 10L), y se añadió el colorante elegido (opcional), en proporción de 1 g por cada 10 L de jarabe.
	
		
12. Después del último reposo, se escurrió la fruta. Se enjuagó con agua caliente a 60 °C. para eliminar la miel de la superficie de la fruta. Luego se escurrió el producto.
	
13. Finalmente se secó en una cámara de secado a 40°C por 24 horas.
	
Tabla de control del jarabeado:
	
	INICIO
	FINAL
	
	
	ºBrix
Jarabe
	ºBrix
fruta
	Peso
Inicial (g)
	ºBrix
Jarabe
	ºBrix
fruta
	Peso
Final (g)
	%W
	NA(mol-g/s)
	Día 1
	30
	3.5
	1121
	25
	17.5
	1265
	1.27
	
	Día 2
	40
	17.5
	1265
	31.5
	24
	1348
	0.88
	
	Día 3
	50
	24
	1348
	49.5
	43
	1425
	1.07
	
	Día 4
	60
	43
	1425
	59
	49
	1432
	1.06
	
	Día 5
	70
	49
	1432
	69.5
	51.5
	1503
	1.05
	
	Día 6
	75
	51.5
	1503
	71.5
	64
	1505
	1.00
	
BALANCE DE MATERIA DEL JARABEADO:
	DÍA
	MASA DE LA FRUTA (g)
	°BRIX JARABE
	MASA DEL AZÚCAR 
(g)
	DENSIDAD
(g/mL)
	VOLUMEN
(mL)
	MASA DEL JARABE
(g)
	MASA TOTAL 
(MF + MJ )
(g)
	
	
	
	
	
	
	
	
	1
	1121
	30
	336.3
	1.129
	1121
	1265.609
	2386.609
	DÍA
	MASA DE LA FRUTA (g)
	JARABEINICIAL
	
	MASA DEL AZÚCAR (g)
	DENSIDAD
(g/mL)
	VOLUMEN
(mL)
	MASA DEL JARABE (g)
	MASA TOTAL (MF + MJ )
(g)
	
	
	
	 (g)
	
	
	
	
	
	
	2
	1265
	25
	1110.109
	40
	277.527
	1.219
	1120.609
	1521.312
	2786.312
	3
	1348
	31.5
	1427.812
	50
	528.29
	1.309
	1443.312
	1889.2954
	3237.2954
	4
	1432
	49.5
	1794.7954
	60
	478.242
	1.402
	1820.295408
	2552.0542
	3984.0542
	5
	1503
	59
	2470.5542
	70
	945.72
	1.491
	2510.554162
	3743.2363
	5246.2363
	6
	1505
	71.5
	3730.7363
	75
	549.115
	1.4924
	3826.236256
	5710.275
	7215.275
DISCUSIÓN:
· Al inicio la velocidad de difusión del almíbar a través de la membrana celular de papaya fue alta pero a medida que fue pasando los días la velocidad de difusión comenzó a descender. Pero como podemos observar en el cuarto, quinto y sexto día la difusión tiende a ascender y descender lo que nos indica que nuestra práctica tuvo un porcentaje de error.
· Esta variación en los resultados pudo ser ocasionado porque no se trabajó ordenadamente respetando el tiempo de maceración de la papaya. Y como menciona ARIAS este factor es de suma importancia ya que durante la cocción de la fruta en el almíbar, se produce la difusión del jugo celular a la solución del almíbar y el azúcar de este penetra en el interior de la fruta. Si bien el jugo celular sale a mayor velocidad, quedando los frutos arrugados, la impregnación de azucares es mucho más lenta, razón por la cual es necesario dejar la fruta inmersa en el jarabe por un tiempo necesario que permita llegar al equilibrio en el caso de la práctica era 24 horas. Por esta razón, el confitado debe ser gradual ya que al colocar la fruta directamente en un jarabe concentrado, esta se encoge y el azúcar se acumula en el exterior de la fruta y no penetra al interior.
· Según la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA SELVA. La transferencia de humedad de la fruta con la substitución de uno de los almíbares a alto nivel de concentración final del azúcar incorporado, está influenciada por la madurez de la fruta, dimensiones de la fruta, concentración del azúcar en el almíbar y la temperatura a la cual el proceso ocurre. Tomando en cuenta estos factores se puede afirmar que la variación de nuestras velocidades de difusión también se pudo deber a que se trabajó con una papaya no tan verde, que las dimensiones de la fruta picada no fueron tan exactas, así como también pudo haber errores en los diferentes cálculos.
· Diversas experiencias muestran que a altas concentraciones de disolución osmótica se produce una mayor pérdida de agua en el fruto. Estas altas concentraciones producen grandesfuerzas impulsoras, con ello los tiempos de proceso son más cortos y las células superficiales de la muestra quedan muy deshidratadas, mientras que el centro permanece prácticamente inalterado.
· La velocidad de difusión del almíbar a través de la membrana celular de papaya en el procesado confitado-método lento resultó : 
· La difusividad del almíbar (A) en agua (B) contenida en la estructura celular fué 
· Badger, Banchero. Introducción a la Ingeniería Química. McGraw Hill, Inc. Ediciones Castilla. España. 1965.
· Maldoado, R., Pacheco, T., Curvas de deshidratación del Brócoli (BrassicaOleracea L. varItalicaPlenk) y Coliflor (Brassicaoleraceae L. varBotritis). Revista de la Facultad de Agronomia, Universidad Central de Venezuela. Vol. 20, 2003.
· Arias Chicaiza J. M. Productos Cristalizados Y Chips. Escuela Politecnica Nacional. 2008.
· Disponible en:
· http://books.google.com.pevelocidad+de+difusion+del+almibar+en+el+proceso+de+confitado.
· UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA SELVA. Procesos Agroindustriales. Ocosingo. Chiapas.
1. Explique las formas de obtener azúcar invertido 
El azúcar invertido es la combinación de glucosa y fructosa. Su nombre hace referencia a que el poder rotatorio de la solución frente a la luz polarizada es invertido por el proceso de hidrólisis que separará la sacarosa en sus dos subunidades.
Se obtiene a partir de la hidrólisis del azúcar común (sacarosa). Esta hidrólisis puede llevarse a cabo mediante tres métodos:
· Por enzima invertasa
· Por acción de un ácido a temperatura elevada (esto sucede espontáneamente durante el almacenamiento de jugos de fruta)
· Pasando la solución por resinas sulfónicas.
ENZIMA INVERTASA
La invertasa (β-D-fructofuranosidasa, β-D-fructofuranósido fructohidrolasa, EC 3.2.1.26), cataliza la hidrólisis de restos terminales no reductores β-Dfructofuranosídicos de fructofuranósidos. Entre los sustratos sobre los que actúa el más significado es, sin duda, la sacarosa, de ahí que el enzima se designe con el nombre de sacarasa. La denominación trivial de invertasa, con la que también se conoce, hace referencia al hecho de que los productos de la reacción son conocidos desde antiguo como “azúcar invertido” ya que mientras la sacarosa es dextrorrotatoria, la mezcla equimolecular de glucosa y fructosa que resulta de su hidrólisis es levorrotatoria, por lo que en el proceso se origina un cambio de signo (de positivo a negativo) del valor de rotación óptica.
ACCIÓN DE UN ACIDO A TEMPERATURA ELEVADA 
Se prepara un almíbar (jarabe de sacarosa) y se lo acidifica utilizando ácido cítrico. Como resultado de esto, se elimina un puente de oxígeno, transformando la solución acuosa de sacarosa en una solución acuosa de glucosa + fructosa. Cuando la solución reduce su temperatura a 80 °C se puede neutralizar el pH con bicarbonato de sodio, hecho que genera una efervescencia.
CÁLCULOS:
HALLANDO LA DIFUSIVIDAD.- 
Para hallar la difusividad se utiliza la ecuación de Scheibel:
Dónde:
A= Almíbar:
B= Agua (Contenido en la estructura celular de la papaya)
 a 17ºC= 1.085Cp
Aplicando la Ley de Kopp para hallar los volúmenes molares de los componentes:
Almíbar: ; ; 
	
Agua: ; 
	
Reemplazando en la ecuación de Scheibel:
HALLANDO LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN.- 
Se utiliza la siguiente fórmula:
Dónde:
Flujo Molar de difusión del almíbar a través de las membranas celulares de la papaya.
 Difusividad o coeficiente de difusión
 Área de los cubos de la papaya, cm2
 Distancia de difusión (media en dirección normal de movimiento), cm
Fracción molar del almíbar al inicio y al final de cada jarabeado
 Fracción molar media del agua
 Número de moles medio en una determinado volumen, mol/cm3
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL PRIMER DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	30
	25
	1.129
	1.083
	290
	
	1.2544
	1.27
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· 
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL SEGUNDO DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	40
	31.5
	1.219
	1.206
	290
	
	1.2544
	0.88
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL TERCER DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	50
	49.5
	1.309
	1.224
	290
	
	1.2544
	1.07
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL CUARTO DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	60
	59
	1.402
	1.393
	290
	
	1.2544
	1.06
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL QUINTO DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	70
	69.5
	1.491
	1.487
	290
	
	1.2544
	1.05
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
VELOCIDAD DE DIFUSIÓN EN EL SEXTO DÍA:
	 (ºBrix)
	 (ºBrix)
	
	
	T (K)
	 ()
	 ()
	%W
	Z
	75
	71.5
	1.4924
	1.492
	290
	
	1.2544
	1.00
	0.56
· Hallando las fracciones molares iniciales:
· Hallando :
· Hallando las fracciones molares finales:
· Hallando :
· Hallando :
· Hallando 
 Reemplazando en la ecuación general:
SELECCION Y LIMPIEZA
LAVADO-I
PELADO Y DESPEPITADO
CORTADO Y CUBITADO
MACERADO
LAVADO-II
PRECOCCION
ENFRIADO
ENMERSION EN JARABE
ESCURRIDO Y ENJUAGADO
SECADO
EMPAQUETADO 
		 Ingeniería de Alimentos II