Tesis de grado



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

“Diseño Del Proceso de Obtención y Estudio de Estabilidad de la Pulpa Refinada de Arazá”


TESIS DE GRADO
Previo la obtención del Título de:

INGENIERA DE ALIMENTOS
Presentada por:

Mónica Viviana Quiñonez Cobos


GUAYAQUIL – ECUADOR

AÑO: 2005


AGRADECIMIENTO

A todas las personas que de uno u otro modo colaboraron en la realización del presente trabajo y especialmente al Ingeniero Luis Miranda S. Director de Tesis, por su invaluable ayuda. Y a Mis Padres por apoyarme a seguir adelante en la universidad de la vida.


DEDICATORIA



TRIBUNAL DE GRADUACION


Ing. Eduardo Rivadeneira P. Ing. Luis Miranda S.



DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESIS

PRESIDENTE




Ing. Karín Coello O. Ing. Haydeé Torres C.



VOCAL VOCAL

DECLARACION EXPRESA





Mónica Quiñonez Cobos



RESUMEN
Debido a la saturación de ofertas en el mercado de las exportaciones de productos de frutas tradicionales y a la baja competitividad del Ecuador frente a los países industrializados, se diseñó un proceso para la industrialización de un producto no tradicional para de esta manera poder introducirlo al marco exportador, y aprovechar la gran diversidad de frutas que posee el país, lo que se convierte una ventaja competitiva frente a otros países.
La tesis tuvo por objeto el establecimiento de los parámetros de procesamiento, a fin de lograr la estabilidad de la pulpa refinada de arazá, para lo cual se desarrollaron pruebas experimentales a través de las cuales:

  • Se conocieron las características del manejo poscosecha

  • Se establecieron los rendimientos de la fruta a lo largo del proceso

  • Se determinaron los posibles agentes causantes del deterioro

  • Se Determinaron los factores que afectan la calidad de la pulpa

Siendo el arazá una fruta altamente perecible y susceptible a los daños de manipulación, se realizaron las siguientes pruebas experimentales:



  • Determinación del grado fisiológico recomendado para la cosecha

  • Determinación de las condiciones de almacenamiento de la fruta

Debido a que las pulpas de frutas en general tienen un tiempo de vida útil muy reducida se debieron llevar a cabo las pruebas experimentales que se detallan a continuación:




  • RENDIMIENTOS DEL PROCESAMIENTO DE LA FRUTA

  • Cálculo del rendimiento de pulpa sin refinar

    • % Cáscara

    • % Semillas

    • % Pulpa

  • Calculo del rendimiento de pulpa refinada ( con malla de 1mm)

    • % Fibra

    • % Pulpa refinada

    • % Pérdidas



  • DETERMINACIÓN DE POSIBLES FACTORES QUE CONTRIBUYEN AL DETERIORO DEL PRODUCTO

  • Enzimas ( Pectinesterasa)

  • Microorganismos ( Mohos y Levaduras)




  • DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO (PASTEURIZACIÓN PARA INACTIVACIÓN ENZIMÁTICA)




  • ESTUDIO DE ESTABILIDAD DEL PRODUCTO

    • Parámetros Físico- Químicos

    • Microbiológicos

    • Vitamina C


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RESUMEN...…………………………………………………………...............

INDICE GENERAL……………………………………………………………..

ABREVIATURAS……………………………………………………………….

SIMBOLOGIA…………………………………………………………………..

INDICE DE FIGURAS………………………………………………………….

INDICE DE TABLAS………………………………………………….............

INTRODUCCION……………………………………………………………….
CAPITULO 1

  1. GENERALIDADES

    1. Características del arazá………………………………………………..

    2. Procesos de Conservación.................................................................

    3. Producto……………………………………………………………………



CAPITULO 2

  1. PRUEBAS EXPERIMENTALES

    1. Equipos y Materiales……………………………………………………

    2. Métodos…………………………………………………………………..

    3. Determinación del grado fisiológico de cosecha……………………..

    4. Determinación de condiciones de almacenamiento...........................


CAPITULO 3

  1. DISEÑO DEL PROCESO

    1. Diagrama del proceso........................................................................

    2. Calculo de rendimiento…………………………………………………..

    3. Determinación de factores que contribuyen al deterioro…………….

      1. Enzimas………………………………………………………………

      2. Microorganismos........................................................................

    4. Estudio de Tratamientos de conservación…………………………….

    5. Estudio de Estabilidad de la Pulpa....................................................

      1. Parámetros Físico-Químicos y Enzimáticos…………………….

      2. Parámetros Microbiológicos……………………………………….

      3. Parámetros Nutricionales………………………………………….


CAPITULO 4

  1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………


APÉNDICES

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION
El Ecuador, debido a su privilegiado y tan diverso clima, posee una amplísima variedad de frutos, que son base de la dieta de los ecuatorianos. Actualmente han surgido con éxito en el país, las industrias dedicadas al aprovechamiento y transformación de frutas. Para lograr que estas industrias tengan un buen desempeño y se fortalezcan en el mercado nacional e internacional, es necesario que se aprovechen las ventajas competitivas que nos ofrece el medio, la industria ecuatoriana, difícilmente puede competir con la tecnología de las industrias asentadas en los países desarrollados, y también está en desventaja frente a países donde el sistema económico presenta devaluaciones constantes de la moneda, y por ende, muy bajos costos de mano de obra e insumos. Es por esto que la industria ecuatoriana dedicada a las frutas, debe aprovechar toda la variedad de frutas exóticas que posee, pues son altamente apetecidas en los mercados extranjeros. El arazá es una clara opción para el aprovechamiento de la ventaja competitiva que poseemos, pues esta fruta de exquisita fragancia, es consumida en Ecuador solamente a nivel casero como jugos o batidos por las poblaciones aledañas a los lugares de cultivo, desgraciadamente por su alta perecibilidad, no se ha podido distribuirla en todos los puntos del Ecuador. Debido a eso, surge la necesidad de diseñar un proceso en el cual se pueda transformar el arazá y de esta manera lograr que acceda a todo el mercado nacional e incursionar en el internacional.
Cuando se requiere que una fruta sea introducida en un mercado, hay que diseñar un proceso que eduque y acostumbre el paladar del grupo objetivo, esto se lo consigue con un proceso en el que se varíe lo menos posible las características organolépticas del fruto. Por tanto se eligió al proceso de elaboración de pulpas de frutas como el más idóneo para introducir el arazá al mercado, debido a que además de ser tecnológicamente accesible, la elaboración de pulpas de frutas otorga la ventaja de ser base para la elaboración de una diversidad de productos, tales como: néctares, mermeladas, vinos, mezclas con leche, etc.
Para obtener un producto de calidad indiscutible, es necesario que el diseño de el proceso de obtención de la pulpa de arazá vaya acompañado de un estudio de estabilidad de dicha pulpa, y de esta manera poder asegurar la inocuidad del producto para el consumidor y que va a tener un tiempo de vida útil que otorgue a la industria, la posibilidad de tener en inventario la pulpa y una alta disponibilidad para la comercialización.

CAPITULO 1

1. GENERALIDADES


    1. Características del Arazá

Nombre Científico: Eugenia stipitata

Nombre Común: Español (Arazá), Inglés (Araza), Francés (Goyave de

Para) Portugués (AraÇá boi)

Familia: Mirtáceas



FIGURA 1.1 Árbol de Arazá

El arazá es una fruta endémica del alto Amazonas, el mismo que abarca las regiones amazónicas de Colombia, Ecuador, Perú y Brasil. Se lo ha introducido en Costa Rica, donde ha tenido una buena adaptación. En Ecuador, se cultiva con éxito, en la zona de Santo Domingo de los Colorados, debido a que esta parte del país posee un microclima favorable para el desarrollo del frutal en mención.

Botánicamente el arazá puede ser descrito como un arbusto de hasta 3 metros de altura. La ramificación comienza en la base, sus hojas son elípticas y de ápice acuminado. Las Flores son blancas y pequeñas. El fruto es una baya esferoidal, de color verde en estado inmaduro y ligeramente amarillento a amarillo dorado cuando alcanza la madurez, exquisita, muy aromática, tiene hasta 10 cm. de diámetro y su peso promedio es de 200 g, pero puede llegar a pesar 600g. Posee un exocarpo liso o aterciopelado, un mesocarpo carnoso de color amarillo de sabor fuertemente ácido, con una media de 10 semillas oblongas y mucilaginosas por fruto.



Figura 1.2 Fruto de Arazá

El ratio de respiración del arazá se presenta con un valor máximo de 1880 mg CO2 x kg-1 h-1 antes de los 10 días de almacenamiento a una temperatura de 10ºC (1).
El arazá se desarrolla exitosamente en sectores con clima tropical húmedo, con temperaturas que fluctúen los 22 a 23 ºC, sin problemas de heladas y con precipitaciones entre los 2.000 a 4.000 mm/año, es decir a los bosques: húmedo tropical (bh-T), muy húmedo Tropical (bmh-T) y hasta pluvial tropical (bp-T).La diversidad genética del arazá consta de alrededor de 20 ecotipos, y dos subespecies plenamente identificadas.
La subespecie Mc. Vaugh, denominada arazá silvestre, tiene follaje poco denso, de color verde oscuro y su fruto tiene una cáscara pubescente, que aún en la madurez no llega ha ser totalmente amarillo. Poco aromático y sabor ácido con un peso promedio que varía entre los 70 y 180 g


Hernandez, M.S., H.E. Arjona, O. Martinez, and J.P. Fernández-Trujillo. 1999. Storage disorders of arazá fruit (Eugenia stipitata) related to postharvest treatments




FIGURA 1.3 Eugenia stipitata Mc Vaugh




La subespecie Sororia, denominada arazá cultivado o comercial, es de mayor porte arbustivo y follaje más denso que la de la subespecie Mc. Vaugh. Sus hojas van del verde claro al verde oscuro. Su fruto es poco pubescente y muy aromático, su sabor y resistencia a la manipulación es mejor que la del arazá silvestre, al madurarse se torna de un color amarillo dorado. El peso promedio del fruto está entre 130 y 240g.




FIGURA 1.4 Eugenia stipitata Sororia


La producción del arazá comienza al segundo año, aunque a esta edad la productividad todavía es muy baja, cada planta produce entre 20 y 35 Kg. al año, las cosechas se dan en los meses de Noviembre a Diciembre, Abril a Mayo y Septiembre a Octubre.
TABLA 1

Productividad Anual del Arazá


Ton|ha

Año después del transplante

2.5

Segundo

9.1

Tercero

9.8

Cuarto

21.5

Quinto

40.6

Sexto

Fuente: PROEXANT


TABLA 2

Composición Química y Nutricional del mesocarpio de arazá (en 100 gramos)

Componentes

Investigadores

Pinedo

Aguiar

Pezo y Pezo

Energía ( cal)

-

39.8

-

Agua (% peso fresco)

-

90.0

94.3

Brix (% peso fresco)

-

-

4.0

pH

-

-

2.0

Proteína(% peso seco)

9.54

6.0

10.1

Carbohidratos(% peso seco)

70.21

89.0

-

Grasas (% peso seco)

3.15

2.0

0.5

Ceniza (% peso seco)

-

3.0

2.5

Fibra (% peso seco)

6.07

-

6.3

Pectina (x peso seco)

-

-

3.4

Nitrógeno (% peso seco)

1.53

-

-

Fósforo (% peso seco)

0.09

-

-

Potasio (% peso seco)

2.15

-

-

Calcio (% peso seco)

0.19

-

-

Magnesio (% peso seco)

0.10

-

-

Manganeso (ppm)

13

-

-

Cobre (ppm)

5

-

-

Hierro (ppm)

87

-

-

Zinc (ppm)

11

-

-

Vitamina C (mg. % p. fresco)

7.68

-

-

B Caroteno (mg. % p. fresco)

-

0.4

-

Vitamina A (ug. % p. fresco)

7.75

-

-

Vitamina B (ug. % p. fresco)

9.84

-

-

Fuente: Manual para la producción orgánica de Arazá

    1. Procesos de Conservación

En la actualidad la industrialización del arazá en Ecuador es incipiente, en Santo Domingo de los Colorados existe una producción a nivel artesanal de mermeladas de este exótico fruto, las mismas que son destinadas al sistema de comercio justo en Europa, pero no se han diseñado procesos de conservación que tengan definidos los parámetros tecnológicos para producir alimentos de calidad a base del arazá. Hay otras experiencias de aprovechamiento artesanal, en Quito se produjo un helado y una mermelada de arazá, las mismas que constan con registro sanitario, este proyecto fue auspiciado por el Programa de Desarrollo de la Agroindustria Rural para América Latina y el Caribe.

El deterioro de los alimentos obedece a un desequilibrio de los procesos químicos y biológicos en el mismo, ya sea por orden natural como lo es en el caso de la senescencia de los frutos y en el envejecimiento de animales, o en el deterioro ocasionado por enfermedades, infestaciones, daños mecánicos, enzimas, microorganismos, entre otros.
Basados en el conocimiento de las características fisicoquímicas, de los alimentos, se puede predecir los daños que sufrirán de acuerdo a su susceptibilidad y al medio, con estas predicciones se podrá diseñar un proceso en el que el alimento conserve sus características organolépticas y al mismo tiempo reduzca al mínimo los factores que lo predisponen al deterioro:


  1. Procedimientos basados en la disminución del pH

  2. Procedimientos basados en la reducción del agua disponible

  3. Procedimientos basados en la variación del potencial de oxido-reducción

  4. Procedimientos basados en la utilización de sustancias inhibidoras

  5. Procedimientos basados en la utilización de calor o frío

  6. Procedimientos basados en la aplicación de varios principios

Las pulpas de frutas son generalmente sometidas a procesos térmicos para conseguir su estabilidad al reducir microorganismos y desactivar enzimas, estos son usados en combinación con adiciones de ácidos, cuando son requeridos, y con almacenamientos a temperatura de congelación o refrigeración para ayudar a prolongar el tiempo de vida útil.


El tratamiento térmico generalmente usado para la conservación de pulpas de frutas es la pasteurización por ser de poco impacto en cuanto a las alteraciones organolépticas.

La pasteurización, es fruto de las investigaciones acerca del efecto letal del calor sobre los microorganismos, realizadas a mediados del siglo XIX por Louis Pasteur. Su fundamento es la aplicación de calor al alimento a temperaturas no mayores a 100ºC, por lo que es considerado un tratamiento de baja intensidad con objetivos distintos de acuerdo al tipo de alimento al que se lo aplique.


En los alimentos poco ácidos, el objetivo principal es la destrucción de los microorganismos patógenos, en este caso el periodo de vida es corto, pero se conservan las características organolépticas originales, como ejemplo más común tenemos a la leche pasteurizada.
En los alimentos ácidos, debido al bajo pH de estos alimentos las bacterias esporuladas no se desarrollan y se debe enfocar el tratamiento térmico en los mohos y levaduras, que tienen temperaturas de destrucción alrededor de los 80 ºC. Además la pasteurización en este caso cumple la función de estabilizador al inactivar las enzimas causantes del pardeamiento y otras reacciones de deterioro, como es en el caso de las pulpas de frutas.

La pasteurización está limitada a la incidencia de esta, en las propiedades organolépticas del producto. Básicamente la combinación de tiempo y temperatura en pasteurización se divide en:




  1. Baja temperatura durante un tiempo largo (LTLT: low temperature-long time): planteado para procesos con cargas continuas, para productos líquidos que se calientan por convección, al granel (en marmitas) o en productos envasados que se calienten por conducción.

  2. Alta temperatura durante un tiempo corto (HTST: high temperature-short time): usado en productos líquidos en procesos continuos, se utilizan intercambiadores de calor de una alta eficiencia, para conseguir calentamientos y enfriamientos instantáneos.


    1. Producto

Las posibilidades de industrialización del arazá son muy variadas, entre ellas tenemos: pulpa fresca o congelada, néctar, jaleas, rodajas deshidratadas y licores, también se recupera el aroma para usos alimenticios y para fragancias.


Debido a la alta perecibilidad de la fruta, el arazá debe ser procesado lo más pronto posible después de la cosecha. Esta es la razón por la que la producción de pulpa es la mejor alternativa para conservar arazá y conseguir introducirla en el mercado, la principal ventaja del arazá es que es una fruta exótica, muy atractiva por su aromaticidad. Colombia, Brasil, Perú y Costa Rica han liderado la introducción de la pulpa de arazá en Estados Unidos, donde es utilizada como relleno en la chocolatería fina y en Europa, principalmente en Francia, donde es usada para aromatizar bebidas.

En Ecuador, el arazá ha sido pobremente explotado. Según estudios de la Corporación Proyecto de Exportaciones no Tradicionales (PROEXANT) las exportaciones de pulpa de arazá tienen una muy buena proyección debido a la acogida a las exportaciones de pulpas de frutas tropicales en la modalidad de cultivos orgánicos, las que se incrementaron en un 11% en el año 2003 (Banco Central del Ecuador)


La empresa privada se está preparando para masificar la producción de pulpa de arazá ecuatoriano, pues en las poblaciones circundantes a Santo Domingo de los Colorados, existen alrededor de 300 Has sembradas, y se continúan incrementado a través de la creación de cooperativas de cultivos que se destinarán a proveer a la industria.

CAPITULO 2


2. PRUEBAS EXPERIMENTALES




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