DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

MATERIAS PRIMAS

SARA LUCIA BARACALDO MORENO

DILVIA CAMILA HINOJOSA ARAQUE

JOHAN ALEXIS DEVIA BAQUERO

YICSON NORBEY ESPINOSA BOLIVAR

ANGIE JULIANA BELTRAN CEDIEL

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS Y RECURSOS NATURALES

PROGRAMA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

VILLAVICENCIO META

2021

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

INTRODUCCIÓN

Las tecnologías de postcosecha buscan reducir el metabolismo de los productos, a fin de conservar sus atributos de calidad, lo que asegura el abastecimiento de los mercados en épocas de escasez y la obtención de mejores precios. Para ellos se emplean diferentes herramientas que contribuyen a reducir los cambios asociados con la senescencia de los frutos, como el manejo de la temperatura, la modificación atmosférica, los inhibidores de la acción del etileno, los recubrimientos comestibles y la aplicación de ceras, entre otros. (Sozzi, 2007)

El porcentaje de agua presente en los alimentos es muy variado y en los frescos, particularmente frutas y verduras, supera el 80%, por lo que exhiben alta actividad metabólica, susceptibilidad a los ataques de microorganismos y al desencadenamiento de procesos de naturaleza química que actúan en detrimento de su calidad. Estas características y la corta vida útil inherente, representan el mayor obstáculo para la comercialización de los productos frutihortícolas frescos. Por ende, la estabilidad y las características físico-químicas, la seguridad microbiológica y los aspectos organolépticos de las frutas y las verduras están determinados por su constituyente principal: el agua. (Wais, 2011)

De acuerdo a (YAO & Le Manguer, 1996)la remoción de agua por deshidratación osmótica en materiales biológicos incluyendo frutas y vegetales ha incrementado su interés como alternatica potencial y operación complementaria a los procesos convencionales de secado, congelación entre otros, esto porque el proceso puede ser llevado a cabo a bajas temperaturas sin cambio de fase, resultando en productos de alta calidad y bajos costos de operación.

El proceso de deshidratación osmótica es frecuentemente aplicado para conservar la calidad y estabilidad de frutas y hortalizas, sin tener pérdidas considerables en compuestos aromáticos; además de que puede ser utilizado como una operación previa en el secado y la liofilización, reduciéndose así los costos energéticos. La deshidratación osmótica de alimentos incluye dos tipos de transferencia de masa: la difusión del agua del alimento a la solución y la difusión de solutos de la solución al alimento. En el primer tipo, la fuerza conductora de la transferencia de masa es la diferencia de presión osmótica, mientras en la segunda es la diferencia de concentraciones. Es un tratamiento de eliminación parcial de agua, donde se sumerge la materia prima en una solución hipertónica que tiene una alta presión osmótica y baja actividad de agua, siendo la fuerza impulsora para que el agua del alimento se difunda en el medio, originándose así una transferencia de masa desde la región de mayor concentración hacia la de menor concentración. (Arreola & Rosas, 2007)

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

La deshidratación osmótica (DO) es una operación que permite eliminar el agua de un alimento al ponerlo en contacto directo con una disolución altamente concentrada. El proceso tiene lugar debido a que el agua del producto (disolución más diluida) se difunde a través de las membranas celulares que son semipermeables, hacia el medio que le rodea (disolución más concentrada) con el fin de establecer el equilibrio. (Zapata Montoya & Castro Quintero, 1999)

El agua durante la deshidratación osmótica puede perderse en dos etapas

1. Una etapa que dura aproximadamente dos horas (dependiendo del tipo de alimento) donde existe una remoción de agua a una velocidad alta
2. Una etapa de dos a seis horas (dependiendo de alimento) con una remoción de agua en decrecimiento (Sierra Garcia, 2010)

Las frutas pueden contener agua de tres tipos:

1. Agua ligada presente en las células y que forma soluciones con sustancias orgánicas.
2. Agua con enlace coloidal presente en las membranas, más difícil de remover durante el proceso de secado o deshidratado.
3. Agua de constitución o agua no ligada que está directamente conectada con los componentes moleculares y que también es difícil su remoción.

La deshidratación osmótica modifica la composición del producto y mejora sus propiedades sensoriales y nutricionales por unidad de masa. Además, disminuye la presencia de microorganismos y hongos, al mismo tiempo que protege la pigmentación de los vegetales. Aumentar el contenido de sólidos dentro de los alimentos no es un proceso de conservación, sino una etapa de tratamiento previo para operaciones de conservación y almacenaje. (Sierra Garcia, 2010)

Las soluciones que se usan como agentes osmóticos son soluciones concentradas de sacarosa, salmueras de alta concentración, maltodextrinas y jarabes de maíz de variada composición. Se deben buscar las soluciones de mayor fuerza osmótica, pero que al mismo tiempo afecten lo menos posible al producto; se debe sacar agua, pero no incorporar solutos al producto. (Sierra Garcia, 2010)

FENÓMENOS DE MEMBRANAS: La ósmosis

• Difusión a través de membranas

Es el tipo de difusión de mayor importancia biológica. Las membranas biológicas o artificiales se definen como estructuras laminares con poros de determinadas dimensiones. El comportamiento de la membrana depende, fundamentalmente, de la relación entre el diámetro de los poros y el de las partículas. (Sierra Garcia, 2010)

Las membranas se clasifican en cuatro grupos fundamentales: impermeables, semipermeables, dialíticas y permeables. Las disoluciones de importancia biológica son acuosas, es decir, el disolvente es el agua, pero los solutos son muy variados: coloidales (como proteínas y polisacáridos) y verdaderos, tipo salino como NaCl, glucosa, urea, etc. (Sierra Garcia, 2010)

• Membranas impermeables: No son atravesadas ni por el disolvente ni por el soluto.
• Membranas semipermeables: Las puede atravesar el agua, pero no los solutos.
• Membranas dialíticas: Permeables al agua y solutos verdaderos.
• Membranas permeables: Permiten el paso de agua y solutos verdaderos y coloidales. Sólo son impermeables a dispersiones groseras.

MODELOS DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 

• Modelado fenomenológico

 No trata de explicar el mecanismo de la transferencia de materia a través de un modelo fisicoquímico, sino que sólo intenta relacionar la pérdida de agua (WL) y la ganancia de sólidos (SG) con las condiciones operativas a través de relaciones muy simples, generalmente de validez limitada al caso en estudio. (Sierra Garcia, 2010)

• Modelado microscópico-estructural

Los modelos más simplificados consideran difusión en un sistema homogéneo. Plantean el balance para el sistema y, a partir de la solución analítica y de datos experimentales, regresiones un coeficiente de difusión aparente para cada componente que difunde.

 En el otro extremo, existen modelos muy elaborados que combinan la difusión multicomponente con la existencia de elementos estructurales (pared celular, membrana protoplasmática, espacios intercelulares), a través de los cuales deben difundir los componentes, y que implican resistencias adicionales y generan la aparición de numerosos coeficientes, difíciles de calcular o medir. (Sierra Garcia, 2010)

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

• Ventajas:

• Evita pérdidas de aromas de los alimentos, pues éstos son volátiles a altas temperaturas; debido a que el agua que sale del alimento va a la solución concentrada en estado líquido.
• La ausencia de aire en el interior de la masa de jarabe donde se halla sumergido el alimento, evita las correspondientes reacciones de oxidación que afectan directamente la apariencia del producto final.
• En este proceso no se rompen las células, por lo cual puede mantenerse un alto nivel de calidad sensorial en el producto final.
• El producto final puede mantenerse estable a temperatura ambiente en condiciones de humedad restringidas.
• La solución de tratamiento puede hacerse a base de azúcares (frutas) y salmueras (verduras) que son de fácil adquisición.

• Desventajas

• No se puede aplicar en todos los alimentos, sólo en aquellos que presentan estructura sólida.
• Cuando el alimento se sumerge en una solución concentrada, puede aparecer un pequeño residuo de la misma solución al finalizar el proceso; esto puede minimizarse si se escurre el alimento.
• Al haber una inmersión del alimento en el jarabe, se ocasiona flotación, pues algunas muestras del alimento serán menos densas. El jarabe no circulará completamente sobre los trozos y superficies y se obtendrá una ósmosis parcial. Puede solucionarse colocando un contra peso de manera que el alimento siempre esté en contacto con la solución concentrada.
• Muchas veces el grado de humedad al final del proceso no es suficientemente bajo y es necesario complementar con otras técnicas como secado o congelamiento. (Sierra Garcia, 2010)

DAÑOS COMUNES EN LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA Y FORMAS DE PREVENCIÓN

Tabla 1. Daños comunes en la deshidratación osmótica y formas de prevención

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