elaboracion de nectar de oca listo

UNAC – FIQ2011-B2011-B

ELABORACIÓN DEL NECTAR DE OCA

PROCESOS QUÍMICOS ORGÁNICOS

PROFESOR:

ING. BERNARDINO RAMIREZ DURAN

PRESENTADO POR:

GALARZA ROJAS MADELEYNE NELLY GUTIERREZ GUTIERREZ LUIS RAMIREZ REYES KARLA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

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2011-B ELABORACION DEL NECTAR DE OCA

ÍNDICE

1. OBJETIVOS.......................................................................................................3

1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................3

2. FUNDAMENTO TEORICO................................................................................3

2.1 MATERIA PRIMA ORGANICA: OCA..........................................................3

2.2 PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LA OCA........................................6

2.3 DERIVADOS DE LA OCA...........................................................................7

2.4 NECTAR.....................................................................................................7

2.5 GRADOS BRIX...........................................................................................7

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL................................................................8

3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES.........................................................................8

3.2 DIAGRAMA DE PROCESOS....................................................................13

3.3 DESCRIPCCION DEL PROCESO............................................................14

4. APLICACIÓN DE LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE.................22

5. APLICACIÓN A LA INGENIERIA QUIMICA...................................................25

5.1 FILTRACION.............................................................................................25

5.2 SEDIMENTACION....................................................................................28

6. NECTAR EN LA INDUSTRIA..........................................................................35

6.1 DIAGRAMA DE FLUJO INDUSTRIAL......................................................36

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INTRODUCCIÓN

El Perú tiene innumerables recursos naturales alimenticios de origen

andino, uno de los cuales es la oca, la que aún no se ha aprovechado y

masificado su consumo; razón por el que este estudio plantea hacer un

análisis de los tipos de oca que existen en la sierra de la región Ancash,

determinando sus características físicas y químicas para su posterior

recomendación, dentro de un contexto de una posibilidad de

industrialización. Para cumplir este cometido, han confluido esfuerzos

profesionales y de campo. En este sentido ha sido posible la participación

de la Universidad a través de sus laboratorios y Centros de Procesamiento,

investigadores docentes e independientes y productores de oca, y con la

finalidad de realizar ensayos de laboratorio para la obtención néctar.

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1. OBJETIVOSElaborar el néctar de oca.

1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Introducir el consumo del tubérculo masivamente Estudiar sus propiedades fisicoquímicas

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1 MATERIA PRIMA ORGANICA: OCA

La oca, es un tubérculo andino,

originario del sur del Perú, que se

cultiva entre 3200 y 3900 m.s.n.m.

contiene proteínas, carbohidratos y

principalmente vitamina C. Se consume

mayormente sancochada, es muy dulce

y agradable sobre todo si se deja

solear. A fin de darle un valor

agregado, se ha realizado un estudio

preliminar con ensayos de laboratorio

para producir harina y néctar, como resultado de las coordinaciones y

trabajos de campo realizadas en la localidad de Shuyup Rayan (Yungay

Ancash).

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NOMBRES COMUNES:

Occa, o'qa, okka (en quechua); apiña, apilla, kawi (en aymara).- Ibia (en

Colombia); quiba, ciuba, (en Venezuela).- Sorrel, kao, yam (en inglés);

truffette acide (en francés); knollen-sauerklee (en alemán).

Tabla N° 1: TAXONOMÍA

Reino Plantae

Filo Magnoliophyta

Clase Magnoliopsida

Orden Geraniales

Familia Oxalidaceae

Genero Oxalis

Especie Tuberosa

INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE EL TUBÉRCULO

Originaria de los Andes Centrales, el origen de la oca podría estar entre el

sur del Perú y Bolivia. Se cultiva en pequeñas parcelas.

VARIEDADES:

Existen al menos 50 variedades. Las mejores colecciones de germoplasma

en el Perú están en Cusco (400 accesos), Puno y Huancayo, y en Ecuador

en Quito.

Las variedades de OCA más comunes en nuestro país son las siguientes:

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1. Zapallo oca, de tubérculos amarillos.

2. Chachapea oca, de tubérculos grises y dulces.

3. Pauccar oca, de tubérculos rojos y dulces.

4. Mestiza oca, de tubérculos blancos.

5. Nigro oca, de tubérculos negruzcos.

REQUERIMENTOS LOCALIZACIONALES:

LUZ SOLAR: Generalmente requiere de períodos diurnos menores de 12 horas

para iniciar la formación del tubérculo. En la mayoría de los casos los días con luz

solar más largos producen solamente el desarrollo del follaje.

PRECIPITACIÓN: El cultivo crece en lugares donde las lluvias varían de 570 a

2,150 mm, distribuídas uniformemente a través todas las etapas de crecimiento.

ALTITUD: En los Andes del Perú, Bolivia y Ecuador, desarrolla entre 2,800 a 4,000

msnm. Sin embargo, en Nueva Zelanda crece cerca al nivel del mar.

BAJAS TEMPERATURAS: Es resistente a bajas temperaturas y prospera en

climas fríos moderados, no obstante las heladas destruyen su follaje.

ALTAS TEMPERATURAS: Las temperaturas por encima de los 28° C destruyen la

planta.

TIPO DE SUELO: Parece indiferente al tipo de suelo donde crece, pero se ha

reportado que tolera de 5.3 a 7.8 pH de acidez.

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HÁBITAT:

La oca es un tubérculo que se cultiva entre 3200 a 3900 m.s.n.m.

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2.2 PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LA OCALa OCA en estado fresco tiene el siguiente contenido:

Humedad %

Carbohidratos

Grasa

Fibra

Ceniza

Proteínas

70-80

11-22

1

1

9

ELEMENTO %

Composición de la Oca en 100g:

Oca Fresca Kaya

Energia (kcal)

Agua (%)

Proteina(g)

Carbohidratos (g)

61

84.1

1

13.3

325

15.3

4.3

75.4

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Ceniza(g)

Calcio(mg)

Fosforo(mg)

Hierro(mg)

Vitamina C(mg)

1

2

36

1.6

38.4

3.9

52

171

9.9

2.4

Fuente: Tapia M. 1990. Cultivos andinos sub explotados y su aporte a la alimentación. Primera edición FAO (2)

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2.3 DERIVADOS DE LA OCA- Mermeladas

- Jugos

- Néctares

- Uso medicinario

2.4 NECTAREl néctar de frutas es agradable, nutritivo, saludable y relativamente

barato. La importancia económica de esta industria es establecida por

su valor como alimento teniendo en cuenta los conocimientos científicos

obtenidos en la producción y comercialización del jugo de frutas. Los

productos estándares de jugos de frutas están siendo modificados, la

tendencia tiene un gran énfasis en la calidad. La conservación de

energía, el control de desperdicios, y la eficiencia de la manufactura

presenta un desafío importante a la industria de jugos de frutas.

Además, como los estándares de vida alrededor del mundo continúan

creciendo, la demanda del jugo de frutas también continuará

aumentando

2.5 GRADOS BRIXPara la elaboración de néctar lo recomendable es 13°Brix a 15°Brix;

como durante la pasteurización se evapora una cierta cantidad de agua

se considerará en la fórmula (13-1=12°Brix).

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3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES

Selección de materia prima

La materia prima (500gr de oca y 250gr de manzana) procedentes del

Mercado Ceres – Vitarte se seleccionaran de acuerdo al estado de

madurez.

Lavado

Se realizó cuidadosamente una por una, en caso de que hubiese

habido muchas se procedía a sumergirlas en agua con un desinfectante

como hipoclorito de sodio.

Pelado

Se sacaron los frutos lavados de la olla y se procedió a pelarlos con

mucho cuidado; para luego ser cortados en tajadas más pequeñas.

W materia prima pelado= 50gr de oca + 50gr de manzana = 100gr

Pesado

Se pesó la materia prima libre de orificios negros de la oca.

W inicial= Peso inicial=450gr de oca+200gr de manzana=650 gr MP.

Escaldado

Se calentó agua hasta llegar a ebullición

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Se lavó la fruta, se partió en 4 partes cada una y se sumergió en el

agua hirviente durante unos 5 minutos, agitando constantemente para

evitar algún quemado.

Pulpeado

Como la cantidad que se preparó fue pequeña, solo se requirió el uso

de una licuadora en el cual adicionamos 200ml de agua.

Refinado

Como después del licuado aún habían partículas ásperas provenientes

de las pepas licuadas o restos de cáscaras fue necesario un refinado

que se hizo con una malla (colador).

W pulpa refinada= 820 gr.

Estandarizado

Dilución de la pulpa con agua:

La relación de la dilución para el néctar oca es desde 1 a 2 (1kg de

pulpa+2litros de agua) y hasta de 1 a 5 (1Kg de pulpa + 5 litros de

agua). Para nuestra experiencia se usó la primera relación debido a que

queremos un néctar de buenas características.

V agua= 900 ml

Regulación de los grados Brix (contenido de azúcar)

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Con el uso del refractómetro se procedió a medir los grados Brix

(cantidad de sólidos solubles relacionada a la cantidad de azúcar

presente) de la solución diluida.

°Brix de la solución diluida=10°Brix.

Para la elaboración de néctar lo recomendable es 13°Brix a 15°Brix;

como durante la pasteurización se evapora una cierta cantidad de agua

se considerará en la fórmula (13-1=12°Brix).

CANTIDADDE AZUCAR (KG )=(CANTIDADDEPULPA DILUIDA )∗(° BRIX FINAL−° BRIX INICIAL)

100−° BRIX FINAL

Para reemplazar al azúcar se utilizó miel .Al 10 w/v, es decir 100g /L.

Regulación del pH:

El pH ideal del néctar debe ser de 3.5 por lo que se utilizó el PH metro del

lopu midiendo este 3 de grados de acidez.

Adición del Estabilizador:

En la elaboración del néctar no se usó ningún aditivo químico.

Pasteurizado

Tratamiento térmico largo: se realiza a una temperatura de 71 grados

centígrados por 30 minutos.

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Envasado

Previamente se esterilizaron las botellas de vidrio en agua hirviendo a 100°C.

El envasado se produjo en caliente para provocar vació en las botellas por la

salida del vapor de agua.

Enfriado

Se realizó un cambio brusco de temperatura, sumergiendo los envases en

agua fría.

Almacenado

Se realizó en una congeladora a 4°C para evitar crecimiento de

microorganismos.

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3.2 DIAGRAMA DE PROCESOS

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3.3 DESCRIPCCION DEL PROCESO

El proceso de elaboración del néctar tiene las siguientes partes:

Pesado: Esta operación permitirá determinar rendimientos.

Selección: En esta operación se eliminan aquellas frutas en estado de

descomposición y aquellas que presentan crecimiento de hongos.

Lavado: Se hace para eliminar cualquier partícula extraña que pueda estar

adherida a la fruta. Se puede realizar por inmersión, agitación, aspersión o rociada.

Una vez lavada la fruta se recomienda una desinfección para eliminar

microorganismos.

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Pelado: Dependiendo de la materia prima esta operación puede ejecutarse antes

o después de la pre cocción o blanqueado. Las frutas son pulpeadas con su

cáscara siempre y cuando ésta no tenga ninguna sustancia que al pasar a la pulpa

le ocasione cambios en sus características organolépticas. El pelado se puede

hacer en forma manual, empleando cuchillos o en forma mecánica. También con

sustancias químicas como el hidróxido de sodio o soda o con agua caliente o

vapor.

Escaldado: El escaldado se hace con la finalidad de:

Evitar las reacciones químicas y enzimáticas.

Ablandar tejidos.

Eliminar oxígeno en la estructura de la materia prima.

Eliminar carga microbiana.No todas las frutas requieren ser precocidas; en el caso de la piña, se troza y se

sumerge en una solución de metabisulfito de sodio al 0.05% durante 3 minutos,

para evitar cambios en su color. En el caso de los cítricos, únicamente se procede

a la extracción del jugo.

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Pulpeado: Consiste en obtener la pulpa de las frutas libres de cáscaras y pepas. A

nivel industrial esta operación se realiza en pulpeadoras. A nivel semi industrial o

artesanal se puede realizar utilizando una licuadora de pulpeado, utilizando una

malla que elimina toda partícula de la pulpa mejorando el aspecto de la misma.

Refinado: Esta operación consiste en reducir el tamaño de las partículas de

la pulpa, otorgándole una apariencia más homogénea.

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Las pulpeadoras mecánicas o manuales facilitan esta operación por que

cuentan con mallas de menor diámetro de abertura. En el caso de realizar

el pulpeado con una licuadora, es necesario el uso de un tamiz para refinar

la pulpa.

Estandarizado: Esta operación involucra lo siguientes:

Dilución de la pulpa con agua

Regulación del pH

Regulación de los grados Brix ( contenido de azúcar)

CANTIDADDE AZUCAR (KG )=(CANTIDADDEPULPA DILUIDA )∗(° BRIX FINAL−° BRIX INICIAL)

100−° BRIX FINAL

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Adición del Estabilizador

FRUTAS % De Estalizante CMC

FRUTAS PULPOSAS

Por ejemplo: mango, durazno

0.07%

FRUTAS MENOS PULPOSAS

Por ejemplo: granadilla, maracuyá

0.1% – 0.15%

Adic

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ión del preservante

Dilución de la pulpa con

agua: la dilución depende de la pulpa

La regulación del pH se debe de llevar a un nivel menor de 4.5 pues una

acidez alta favorece la destrucción de los microorganismos; el pH al que se

debe de llevar el néctar depende también de la fruta.

La regulación del pH se hace mediante la adición de ácido cítrico.

La regulación de la cantidad de azúcar se realiza mediante la adición de

azúcar blanca refinada.

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Para lo relacionado a la adición del estabilizador la dosis puede alcanzar hasta

un máximo de 0,5%. Y la adición del preservante se admite un máximo de

0,1% empleándose el sorbato de potasio o el benzoato de sodio.

Pasteurizado: Esta operación consiste en un tratamiento térmico, en el

que se somete al néctar a una temperatura y tiempo determinados

dependiendo del equipo utilizado.

Existen dos métodos de pasteurización:

Tratamiento térmico corto: Aquí el néctar es sometido a una

temperatura de 97 grados centígrados por 30 segundos en un

pasteurizador de placas que luego debe enfriarse lo más rápidamente

posible. El cambio brusco de temperatura será el que propicie la

destrucción de los microorganismos.

Tratamiento térmico largo: se realiza a una temperatura de 71 grados

centígrados por 30 minutos.

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Envasado: Para el envasado del néctar se puede utilizar envases de vidrio o

de plástico. El envasado se debe hacer en caliente a una temperatura no

menor de 85 grados centígrados, cerrándose el envase inmediatamente.

Enfriado: El producto envasado debe ser enfriado rápidamente para reducir

las pérdidas de aroma, sabor y consistencia del producto, conservando así

su calidad.

Etiquetado: El etiquetado constituye la etapa final del proceso de

elaboración de néctares. En la etiqueta se debe incluir toda la información

sobre el producto, tabla nutricional, registro sanitario, fecha de caducidad.

Almacenado: El producto debe ser almacenado en un lugar fresco, limpio y

seco; con suficiente ventilación a fin de garantizar la conservación del

producto hasta el momento de su venta.

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4. APLICACIÓN DE LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE

El diseño de productos y procesos medioambientalmente benignos debe

guiarse con los 12 principios de la química verde que se basan en

1. Prevención:

Es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo

una vez que se haya formado.

2. Economía atómica:

Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen

al máximo, en el producto final, todos los materiales usados durante el

proceso, minimizando la formación de subproductos.

3. Uso de metodologías que generen productos con toxicidad

reducida:

Siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse

para utilizar y generar sustancias que tengan poca o ninguna

toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente.

4. Generar productos eficaces pero no tóxicos

Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que

mantengan la eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.

5. Reducir el uso de sustancias auxiliares

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Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean

imprescindibles (disolventes, reactivos para llevar a cabo

separaciones, etc.) y en el caso de que se utilicen que sean lo más

inocuos posible.

6. Disminuir el consumo energético

Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto

medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible. Se

intentará llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión

ambientes.

7. Utilización de materias primas renovables

La materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de

agotable, siempre que sea técnica y económicamente viable.

8. Evitar la derivatización innecesaria

Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo,

de protección/desprotección, modificación temporal de procesos

físicos/químicos).

9. Potenciación de la catálisis

Se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible), reutilizables en

lo posible, en lugar de reactivos estequiométricos

10. Generar productos biodegradabables

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Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su

función no persistan en el medio ambiento sino que se transformen en

productos de degradación inocuos.

11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo

real

Las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para

permitir una monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la

formación de sustancias peligrosas

12. Minimizar el potencial de accidentes químicos.

Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma

que se minimice el riesgo de accidentes químicos, incluidas las emanaciones,

explosiones e incendios.

Para nuestro proceso de elaboración de néctar de oca vamos a seleccionar solo 4

principios de la química verde ya que son los más importantes y citaremos por que han

sido seleccionados:

Economía atómica: Para la elaboración de néctares de oca utilizaremos al máximo toda

la oca ya que solo pelaremos solo la parte superficial (los orificios negros) y así no

formaremos subproductos.

Utilización de materias primas renovables: Usaremos como materias prima principales

la oca y manzana verde

Disminuir el consumo energético: como nuestro proceso es a nivel laboratorio el

consumo energético que haremos uso es de una licuadora para el refinado.

Reducir el uso de sustancias auxiliares: En el proceso de producción se puede

adicionar azúcar para darle un mejor gusto, pero la usaremos en menor proporción debido

a que la oca tiene un alto contenido de glucosa.

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5. APLICACIÓN A LA INGENIERIA QUIMICA

En la aplicación a la Ingeniería se ha desarrollado, algunas operaciones

unitarias las cuales, le dan al néctar una mejor producción y estudio de

mercado.

A continuación explicaremos las operaciones unitarias de filtración y

posteriormente a la sedimentación.

5.1 FILTRACION

Se realiza la operación unitaria de filtración con el fin de separar las

partículas sólidas del néctar, y así obtener néctar mejor refinado y de

buena apariencia.

Objetivo

Separar las partículas sólidas de la suspensión del néctar

Materiales

Malla delgada (panty)

Vaso precipitado

Cinta adhesiva

Tijera

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Procedimiento experimental

Colocamos la malla de una capa sobre el vaso precipitado, y hacemos pasar la

muestra del néctar de oca.

Esperamos que filtre, hasta llenar 50 ml.

Luego separamos esa muestra filtrada por una capa en un vaso para su posterior comparación.

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Seguimos los pasos anteriores pero con dos capas y después con tres capas.

Colocamos las muestras filtradas en un vaso transparente para comparar.

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Observamos tres vasos llenos de las muestras, la muestra filtrada por una capa de malla, la muestra filtrada por dos capas de malla y la muestra filtrada por tres capas de malla. Siendo esta última la más óptima en filtrar la muestra del néctar.

5.2 SEDIMENTACION

Es la operación unitaria que consiste en separar, por acción de la

gravedad un sólido finamente dividido del líquido en el que está

suspendido, como resultado de este proceso se obtiene un líquido claro

y una suspensión con mayor contenido de sólidos.

En el laboratorio de operaciones unitarias mayormente se desarrolla la

sedimentación discontinua que a continuación describiremos.

Sedimentación Discontinua

Cómo se desarrollara esta operación se recurrirá a la descripción de un

experimento de sedimentación discontinua en un cilindro o probeta de

vidrio a fin de poder observar a través de las paredes del recipiente los

cambios que tienen lugar en el seno de la suspensión.

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Zonas de la sedimentación.

Zona A: zona clarificada.

Zona B: zona de concentración uniforme

Zona C: zona de transición

Zona D: zona de comprensión

Objetivo

Determinar de forma experimental la variación de la velocidad de

sedimentación con la concentración de sólidos.

Materiales

Probeta de 1L

Papel milimetrado

Cinta adhesiva

Tijera

Cronometro

Procedimiento experimental

Cortar papel milimetrado y adherirlo a la probeta, para observar las distancias del claro.

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Agregamos la muestra en la probeta hasta enrasar alrededor del volumen 700ml o de la distancia 13.9 cm.

Agitamos la muestra del néctar de oca y luego lo dejamos reposar. para que se empiece a sedimentar.

Identificamos las etapas de sedimentación. Anotamos las distancias del claro de la suspensión en un tiempo

determinado por el cronometro.

Contamos con una concentración inicial de 300 gr /L. de néctar.

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Cálculos

DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION

*Se tiene como datos:

c0=300 gr /L

c0 :concentracioninicial

Y la tabulación de datos de altura y tiempo

Tabla N° 2:

Tiempo(min)

Altura (cm)

0 13.9

5 14.4

10 14.6

15 14.7

30 14.8

40 14.9

50 15

60 15

80 15.3

90 15.4

100 15.6

124 16

134 16.2

144 16.4

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Graficamos la altura con respecto al tiempo de sedimentación:

Con las siguientes formulas determinaremos la concentración variada según tiempo y la velocidad de sedimentación

c i=c0∗z0z i

c i :concentrac ion variada encada punto.

z0: altura inicial

z i : alturade la etapaclarificacion

velocidad=v=−dz

d t

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Regresión de quinto orden para determinar la velocidad.

y=13.83−0.08092 x+2.656 x10−3 x2−3.991 x10−5 x3+2.606 x10−7 x4−6.255 x10−10 x5

r2=0.987

−dz

dt

=0.08092−5.312 x10−3 x+1.1973 x10−4 x2−1.0424 x10−6 x3+3.1275 x10−9 x4

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Graficamos la velocidad en función del tiempo

Vprom =0.0240m/s

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6. NECTAR EN LA INDUSTRIALos productos frutícolas son elementos importantes de la alimentación humana.

Las frutas proporcionan el 90 % de la vitamina C en la alimentación humana y

también son excelentes fuentes de fibras y otras vitaminas dependiendo del fruto.

El principal fin de la industria alimentaria es el de

poder asegurar la disponibilidad de alimentos por un

largo periodo, buscando alargar el ciclo de vida de un

producto alimenticio.

El néctar de frutas es una bebida está dirigida a

consumidores interesados en un estilo de vida

saludable y natural.

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6.1 DIAGRAMA DE FLUJO INDUSTRIAL

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