Determination of a predictive drying model for t=
he
apple, produced in central highlands.
Sandra Elizabe=
th López
Sampedro. [1].
Ana Cristina León Naranjo. [2].<=
span
class=3DMsoFootnoteReference> Darío Javier Baño Ayala. [3] &
Luis Fernando Arboleda Alvarez. [4]
Recibido:
15-02-2021 / Revisado: 24-02-2021 /Aceptado: 16-03-2021/ Publicado: 05-04-2=
021
Keywords:
Fruit, apple,
drying model, temperature.
Resumen
Introducción. la determinación de un modelo matemático para
predicción del secado de un producto resulta de gran importancia para
establecer procesos de industrialización en este caso de la manzana produc=
ida
en la sierra centro Zona 3. Objetivo. Establecer condiciones de
temperatura y tiempo óptimas para el proceso de secado de la manzana. M=
etodología.
Estadísticamente se empleó un diseño completamente al azar con tres
temperaturas (45°C, 55°C, y 65°C) y tres repeticiones cada una. En el pr=
oducto
final se realizaron los siguientes ensayos: físico químicos: Brix, acidez=
, pH,
cenizas, humedad, materia seca además de microbiológicos y sensoriales. <=
b>Resultados.
Los mejores resultados fueron 6,30 ° Brix a 65°C, para acidez los mejores
resultaros fueron a 55°C con respuestas iguales a 0,62. Para materia seca y
pruebas sensoriales la mejor temperatura fue 65°C. Los análisis microbiol=
ógicos
mostraron ausencia de microorganismos; el análisis económico mostró que =
el
mejor tratamiento fue a 65°C, se pudo entones determinar el ratio de secad=
o en
la manzana utilizando el modelo matemático basado en la ecuación Y=3D a+P=
1 (b1)+MR (b2) para mejorar la eficiencia en el secado =
Conclusión.
Se concluyó que la temperatura de 65°C presenta mejores resultados en cua=
nto a
masa final posterior al deshidratado
Palabras claves: Fruta, manzana, modelo de secado, temperatura.
Introducción.
El
Ecuador presenta un cultivo de manzana ancestral como su historia misma,
generando diversas técnicas que mediante la producción adecuada ha ayudad=
o a
cubrir la demanda surgida a través de los años. Además, representa un
ecosistema con una alta riqueza natural, por la presencia de la Cordillera =
de
los Andes que ha influido en este factor ecosistémico (León 2019, citado =
en Montalván
2014).
Como segundo factor se tiene a la posición
geográfica con base en el cultivo, logrando así una producción local aut=
osuficiente
localizada en la región centro del ecuador o zona 3, principalmente provin=
cia
de Tungurahua (León 2019 citado en Paredes, 2019).
La diversidad frutícola y productiva de Tungura=
hua
se ha visto amenazada durante los últimos años debido a varios factores c=
omo la
baja productividad, las importaciones de fruta, el descuido de las partes
interesadas y continuas erupciones volcánicas. Siendo la variedad de manza=
na
Emilia, una de las frutas mayormente afectadas a pesar de ser considerada un
símbolo de cultura y tradición entre sus pueblos (León 2019 citado en La=
ra,
2015; Sánchez 2016).
La deshidratación como tratamiento de conservac=
ión
de productos agrícolas se ha emp=
leado
ampliamente en frutas, es así que con el fin de mejorar la eficiencia en e=
l secado,
se evaluaron tres temperaturas experimentales para ajustarlas a un modelo de
predicción matemático
Metodologia.
La presente investigación se realizó en=
la
Facultad de Ciencias Pecuarias de la Escuela Superior Politécnica de Chimb=
orazo
(ESPOCH). El análisis proximal y fisicoquímico se realizó en el Laborato=
rio de
Alimentos y Conservas, Laboratorio de Microbiología y Bromatología de la
Facultad de Ciencias Pecuarias, ESPOCH, ubicado en el cantón Riobamba Kil=
metro
1 ½ Panamericana sur. La investigación tendrá un tiempo de duración est=
imado de
90 días.
Se consideraron dos parámetros de estudi=
o: i)
temperaturas de 45, 55 y 65°C y ii) tiempos de 3, 6 y 9 horas, con lo cual=
se
determinó las condiciones óptimas para el secado de la cantidad de materia
prima a ser utilizada. Se realizaron pruebas de laboratorio como: Análisis
Sensorial: color, olor, sabor y textura; Características Fisicoquímicas:
humedad, cenizas, °Brix, pH); Análisis
Microbiológico: mohos, levaduras. Para la evaluación de las característi=
cas
físicas y sensoriales de la manzana deshidratada se evaluaron diferentes
temperaturas que constituyeron el factor A y diferentes tiempos como factor=
B.
Las unidades experimentales fueron modeladas en un diseño completamente al=
azar
en arreglo bifactorial.
Para la determinación de la significanci=
a de
las variables sensoriales se utilizó una estadística descriptiva de las
degustaciones de acuerdo con criterios de evaluación entre la mayor y menor
preferencia y los resultados fueron ilustrados utilizando gráficos
porcentuales. Los resultados experimentales fueron modelados utilizando un
diseño completamente al azar simple utilizando el programa estadístico
INFOSTAT. Los análisis estadísticos fueron: Análisis de varianza (ADEVA),
separación de medias, la prueba de Tukey al 0,05 de significancia.
=
Resultados=
y discusión
Ratio del Secado
Se realizó=
un
secado de manzana de 45, 55 y 65°C hasta conseguir pesos constantes.
Cuadro1: Ratio de
secado de la manzana a 45°C
|
Temperatura |
45 °C |
|
Masa relativa |
0,11 gramos |
|
Constante A |
0,0095 |
|
Constante B |
-0,224 |
|
Tiempo |
10 horas |
Cuadro 2: Ratio de=
secado
de la manzana 55°C<=
span
lang=3DES style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New=
Roman",serif;
mso-fareast-font-family:Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-fare=
ast-language:
EN-US;mso-bidi-font-style:italic'>
|
Temperatura |
55 °C |
|
Masa relativa |
0,11 gramos |
|
Constante A |
-0,1896 |
|
Constante B |
-0,2687 |
|
Tiempo |
8 horas |
Cuadro 3: Ratio de
secado de la manzana a 65°C
|
Temperatura |
65 °C |
|
Masa relativa |
0,11 gramos |
|
Constante A |
-0,2936 |
|
Constante B |
-0,3347 |
|
Tiempo |
6 horas |
El tiempo
utilizado en el secado de manzana para 45°C fue de 10 horas; para 55°C, 8=
horas
y para 65°, 6 horas. Estos valores coinciden con los obtenidos en la parte
experimental a partir de estas horas establecidas por el modelo los pesos s=
on
constantes. El ratio de secado es utilizado para estandarizar el secado en
material vegetal, de manera que puedan ser utilizadas a diferentes condicio=
nes
de humedad relativa, velocidad del aire y temperatura. (León 2019 citado en Hernández 2018, Jaramillo 2012)
Grados Brix
En el gráf=
ico
1, al analizar la variable de grados Brix se observó que existen diferenci=
as
altamente significativas para la interacción AxB
(P<0.01) Al comparar los valores de los tres tratamientos (45°C, 55°C,=
65°C)
a 9 horas de deshidratación se observó que no hay diferencias estadístic=
as. De
acuerdo con el análisis de regresión se observó una respuesta cuadrática
(P<0.04), y =3D 0,019x2 - 2,130x + 60,55 con un coeficiente de determina=
ción
de 36.7%.
Gráfico 1: Contenido de °Brix
presentes en la Manzana deshidratada.
De acuerdo =
a la
norma española de deshidratado de frutas (NTC 5468, 2007), el mínimo de <=
span
class=3DSpellE>°Brix que debe contener una fruta deshidratada es de
(10°Brix). Los resultados que se obtuvieron
en esta investigación son inferiores a los requerimientos.
Según lo
estipulado por en un estudio proceso de deshidratación osmótica y por flu=
jo de
aire caliente de la fruta bomba (Carica papaya L.) variedad Maradol roja. Estos estipularon una temperatura de se=
cado
de 60 °C durante un tiempo de 5 horas y una concentración de sacarosa de =
70 OBrix (León 2019 citado en Contreras, 2014).
En su estud=
io
realizado por Contreras 2014, en el cual concluye que la temperatura de sec=
ado
fue el factor de mayor efecto sobre la variable de tiempo de secado de las
láminas, donde el nivel alto de 60ºC registró un tiempo de nueve horas y=
una
menor humedad final.
Acidez total
En la gráf=
ica
2, se observa que no existen diferencias significativas entre valores de ac=
idez
provenientes de los diferentes tratamientos térmicos.
Los valores=
más
altos corresponden a los tratamientos: 45°C, 55ºC y 65ºC – 3
, 6 y 9 horas de deshidratado respectivamente de la manzana. Mientras
que el menor contenido de acidez (0,58)
se observó cuando se utilizó una temperatura a 45°C y por un tiem=
po de 6
horas.
Gráfico 2: Acidez en la manzana deshidratada.
Fuente: Autor, (2019).
La variabil=
idad
que existió en la acidez de las muestras al atravesar los distintos rangos=
de
temperatura fue muy notoria. A pesar de que a una mayor temperatura los niv=
eles
de pH bajan, en el caso de una temperatura de 65 OC, =
el
nivel de acidez se elevó, puede ser debido a las reacciones de degradación
térmica de los ácidos orgánicos y vitaminas presentes en la fruta entre =
otros
factores. (León 2019 citado =
en Cabezas 2014; Alcántara 2007).
De acuerdo =
a lo
que reporta la norma (NTC 5468, 2007) indica que el valor máximo es (3.3%)=
de
acidez para frutas ácidas. Sin embargo, los valores son relativamente bajo=
s. En
el trabajo de investigación “Deshidratación Osmótica y Secado por Aire=
Caliente
en Mango, Guayaba y Limón para la Obtención de Ingredientes Funcionales=
en el
cual se obtiene una cantidad de 0,46 y 1,17 de acidez para el mango y la
guayaba respectivamente además de lo descrito por (León 2019 citado en Amador 2009).
pH
De acuerdo con el análisis de regresión=
se
observó una respuesta cuadrática (P<0.03), y =3D -0,003x2 + 0,451x - 1=
0,30 con
un coeficiente de determinación 25.9%.
Gráfico 3: pH en la manzana deshidratada.
Fuente: Autor, (2019).
La variabil=
idad
que existió en el pH de las muestras al atravesar los distintos rangos de
temperatura fue muy notoria, quedando a una temperatura de 65 OC=
una
cantidad de pH de 4,48; lo cual se puede corroborar en el estudio realizado=
por
(León 2019 citado en Núñez F, 2019) “Empleo del método de=
secado
convectivo combinado para la deshidratación de papaya (Carica papaya L.),
variedad Maradol roja” en el cual utilizó una
temperatura de 60 OC, obteniendo una cantidad de pH medido de 5,=
65 (León 2019 citado en Cabezas, 2014).
De acuerdo a
los reportes de la norma de deshi=
dratado
de frutas (NTC 5468, 2007 y Cerez=
o 2012)
indica que el mínimo de pH es 3.8. Al observar los resultados obtenidos de=
la
manzana deshidratada, en los tres tratamientos a 9 horas de deshidratado es=
tos
se encuentran dentro de la norma.
Contenido de cenizas.
El contenid=
o de
cenizas (%) encontrado en la manzana deshidratada presentó diferencias
altamente significativas (P<0,01), por consecuencia de la interacción e=
ntre
la temperatura y el tiempo de deshidratación, en el gráfico 4 se indica l=
os
resultados obtenidos a temperaturas (45°C, 55°C y 65°C).
Con un
contenido de ceniza de 1.49%, 3.26% y 4.36% a un tiempo de 9, 6 y 6 horas de
secado respectivamente, y el menor porcentaje de ceniza (0,30%) a 45°C a un tiempo de 3 horas de dese=
cado a
una temperatura de 65 OC y un tiempo de 6 horas, las muestras de
manzana arrojaron el valor más alto de cenizas con un 4,36 %.
Gráfico 4: Conteni=
do
de ceniza en la manzana deshidratada.
Fuente: Autor, (2019).
A un mayor
tiempo de estadía en el deshidratador, las muestras alcanzaron un mayor
contenido de ceniza, teniendo diversos factores que podrían haber contribu=
ido a
estos valores.
Los resulta=
dos
se pueden corroborar en el estudio realizado por (León 2019 citado en Contreras, 2014) “Evaluación de métodos de deshidratación en pi=
tahaya,
para el aprovechamiento de fruta que no reúne estándares de exportación =
en
fresca” en el cual se obtuvo para los dos métodos de secado un porcentaj=
e de
ceniza de 3,89 y 2,1%.
Contenido de Humedad.
El porcenta=
je
de humedad se puede observar en el gráfico 5, donde se muestran los result=
ados
obtenidos, considerando los mejores resultados en los tres tratamientos (45°C, 55°C y 65°C) a =
6 y 9
horas de secado, con un promedio de humedad de 19.89%, 21.85%, 22,40% respectivamente, se puede observar el =
valor más
alto (22,40) cuando se utilizó una temperatura de 65°C por un tiempo de 9
horas, respuestas que pueden demo=
strar
que a un mayor tiempo de estadía en el deshidratador, las muestras alcanza=
ron
un mayor contenido de humedad (León
2019 citado en Fito, 2019)=
Gráfico 5. Contenido de
humedad interacción de temperaturas y tiempos de deshidratación.
Fuente: Autor, (2019).
En el anál=
isis
de varianza de los resultados existen diferencia altamente significativas
Contenido de Materia Seca.
El contenid=
o de
materia seca de la manzana deshidratada por consecuencia de la interacción
entre la temperatura y el tiempo de deshidratación, presentaron diferencias
altamente significativas (P<0,01), obteniendo los mejores resultados a
temperaturas de 55°C, 65°C a 3 horas de deshidratado con valores de 82.04=
% y
84.15% de materia seca. Mientras que el menor contenido de materia seca fue=
de
77,60% a una temperatura de 65°C y por un tiempo de 9 horas, como se
observa en el gráfico.
Gráfico 6. Materia seca de la manzana (Malus Communis. Sp) interac=
ción de
temperaturas y tiempos de secado.
El contenid=
o de
materia seca se incrementa por la evaporación del agua presente en la frut=
a, en
esta investigación el contenido de materia seca es menor a la descrita lo que reporta el agua es el component=
e más
abundante de los frutos, encontrándose en niveles comprendidos entre 89 y =
94%
de materia seca, estos valores pueden depender al estado de madurez de la f=
ruta
(León 2019 citado en Cabezas, 2014; Hernández 2014).
La variabil=
idad
que existió en la materia seca de las muestras al atravesar los distintos
rangos de temperatura fue bajamente notorio, quedando a una temperatura de =
65 OC
una cantidad aceptable de materia seca, lo cual se puede corroborar en el
estudio realizado por (León
2019 citado en Núñez F, =
2019)
“Empleo del método de secado convectivo combinado para la deshidratació=
n de
papaya (Carica papaya L.), variedad Maradol roj=
a” en
el cual utilizó una temperatura de 60°C, obteniendo una cantidad de mater=
ia
seca de 90,8%.
Mohos y Levaduras.
<=
span
style=3D'mso-bookmark:_Toc22126001'> <=
/a>
Para evalua=
r la
calidad microbiológica para la muestra de manzana deshidratada fue necesar=
io
realizar un análisis microbiológico para determinar la presencia de
microorganismos que podrían afectar no solo en la calidad del producto, si=
no
también para su uso como alimento. De esta manera, se obtuvieron valores
satisfactorios, siendo que las muestras fueron sometidas a temperaturas de =
45,
55 y 65°C a tiempos de 3, 6 y 9 horas. Cada muestra dio resultado negativo=
a la
presencia de mohos y levaduras, indicando una concentración de 0 UP/cm
<=
span
style=3D'mso-bookmark:_Toc22126003'>
Análisis Microbiológico.
Color
En el grafi=
co
7, se observa que en el tratamiento con temperatura de secado 55 °C es el
tratamiento que más aceptabilidad en color tuvo por los catadores. El 40,9=
% de
ellos afirmó que el color de la fruta les gusta; el 27,3% no les gustó ni=
les
disgustó; el 31.8% no les gustó. Seguido del tratamiento con temperatura =
de
secado 65°C , el 40,9% señalo que el color de =
la fruta
deshidratada les gustó; el 36,4 % no les gustó ni disgustó, y el 22,7% n=
o les
gustó. (León, 2019)
Gráfico 7: Análisis sensorial del color de los tres
tratamientos de manzana deshidratada.
<=
span
style=3D'mso-bookmark:_Toc22126004'>Olor
En el gráf=
ico
8, se observa que en el tratamiento de temperatura de secado 55 °C es el q=
ue
más aceptabilidad en olor tuvo por parte del panel degustador. El 31.8% af=
irmó
que el olor de la fruta les gusta; el 36.4% no les gusta ni les disgusta, y=
el
31.8% les gusta mucho. Seguido del tratamiento con temperatura de secado 65=
°C,
el 18.2% señalo que el olor de la fruta les gusta; el 36.4% no les gusta n=
i les
disgusta, y el 18.18% no les gust=
a. (León, 2019)
Gráfico 8. Análisis sensorial del olor de los tres
tratamientos de manzana deshidratada
<=
span
style=3D'mso-bookmark:_Toc22126005'>Sabor
En la gráf=
ica
9, se observa que el tratamiento con temperatura de secado 65 °C, es el
tratamiento que más aceptabilidad en sabor tuvo por parte del panel degust=
ador;
el 54.55% señalo que el sabor de la fruta deshidratada les gusta; el 27.3%
indico no les gusta ni les disgusta; el 27,3% les gusta mucho, y el 36,4%
menciona que el sabor no les gusta. (León, 2019)
Gráfico 9: =
Análisis sensorial del sabor de los tres
tratamientos.
<=
span
style=3D'mso-bookmark:_Toc22126006'>
Textura.
En el gráf=
ico
10, se observa que en el tratamiento con temperatura de secado 55 °C, es el
tratamiento que más aceptabilidad en sabor tuvo por parte del panel degust=
ador.
El 22,7% señaló que la textura de la fruta deshidratada les gusta, el 36,=
4%
índico no les gusta ni les disgusta, el 40,9% les gusta mucho. (León, 2019)<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",se=
rif;
mso-fareast-font-family:Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi=
-language:
ES-MX;mso-fareast-language:EN-US'>
Gráfico 10: =
Análisis sensorial de la textura de los =
tres
tratamientos.
Conclusiones
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class=3DGramE>manzana.[En línea] 2012consultado: [Febrero 19 2019].=
Sánchez Andrés.
PARA CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
López
Sampedro, S. E., León Naranjo, A. C., Baño Ayala, D. J., & Arboleda <=
span
class=3DSpellE>Alvarez, L. F. (2021). Determinación de un modelo pr=
edictivo
de secado para la manzana producida en la sierra centro. ConcienciaDigital,
4(2), 247-260. https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v4i2.1670
El artículo que se
publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente
reflejan el pensamiento de la Revi=
sta Conciencia
Digital.
El
artículo queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación pa=
rcial
y/o total en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Conciencia Digital.
[1] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facul=
tad
de Ciencias Pecuarias. Riobamba, Ecuador. salopez@espoch.edu.ec,
[2] =
Profesional Independiente, Riobamba, Ecuador. wich=
yad@gmail.com
[3]
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias Pecuarias=
. Riobamba,
Ecuador. dbano@yahoo.es https://orc=
id.org/0000-0003-0209-2087
[4] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facul= tad de Ciencias Pecuarias. Riobamba, Ecuador. luisf.arboleda@espoch.edu.ec, https://orcid.org/0000-0001-5541-6239
www.concienciadigital.org