evaluación de la aplicación de la enzima pectinasa
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2007
Evaluación de la aplicación de la enzima pectinasa obtenida a Evaluación de la aplicación de la enzima pectinasa obtenida a
partir de Aspergillus niger, en el proceso de producción de pulpa partir de Aspergillus niger, en el proceso de producción de pulpa
de arazá (Eugenia stipitatá sororia) concentrada al vacío de arazá (Eugenia stipitatá sororia) concentrada al vacío
Andrea Carolina Beltrán Gómez Universidad de La Salle, Bogotá
Oscar Yesid Fonseca Aldana Universidad de La Salle, Bogotá
Yudy Rocío Guerrero León Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Beltrán Gómez, A. C., Fonseca Aldana, O. Y., & Guerrero León, Y. R. (2007). Evaluación de la aplicación de la enzima pectinasa obtenida a partir de Aspergillus niger, en el proceso de producción de pulpa de arazá (Eugenia stipitatá sororia) concentrada al vacío. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/15
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EVALUACIÓN DE LA APLICACIÓN DE LA ENZIMA PECTINASA OBTENIDA A PARTIR DE Aspergillus niger, EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE
PULPA DE ARAZÁ (Eugenia stipitatá sororia) CONCENTRADA AL VACÍO
ANDREA CAROLINA BELTRÁN GÓMEZ 43001005 OSCAR YESID FONSECA ALDANA 43991027 YUDY ROCIO GUERRERO LEÓN 43001016
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
BOGOTÁ D.C. 2007
EVALUACIÓN DE LA APLICACIÓN DE LA ENZIMA PECTINASA OBTENIDA A PARTIR DE Aspergillus niger, EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE
PULPA DE ARAZÁ (Eugenia stipitatá sororia) CONCENTRADA AL VACÍO
ANDREA CAROLINA BELTRÁN GÓMEZ 43001005 OSCAR YESID FONSECA ALDANA 43991027 YUDY ROCIO GUERRERO LEÓN 43001016
Trabajo de grado para optar al titulo de Ingeniero de Alimentos.
Director: Lena Prieto
Ingeniera Química
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
BOGOTÁ D.C. 2007
Ni la Universidad ni el jurado son responsables de las ideas expuestas por los estudiantes, en el siguiente trabajo.
Reglamento estudiantil de la Universidad De La Salle.
Nota de Aceptación.
Firma del Director Ingeniera Lena Prieto.
Firma del Jurado Ingeniera Patricia Chaparro.
Firma del Jurado Ingeniero Carlos Cardona.
Bogotá D.C. 20 de Febrero de 2007.
“No debemos sentir miedo de soñar lo que parece imposible, si queremos que lo que parezca imposible se convierta en realidad”
Vaclav Havel. Damos gracias a Dios por ser nuestra fuente inspiradora y por permitirnos culminar nuestra carrera profesional, a la Virgen María por guiar nuestros caminos; a nuestras familias por su amor, entrega, apoyo incondicional y su confianza. A nuestros amigos y a todas las personas que nos brindaron su apoyo de manera positiva.
Oscar, Yudy y Andrea.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a nuestra directora de Trabajo de Grado INGENIERA LENA PRIETO, por acompañarnos y orientarnos a lo largo del presente trabajo, por sus
concejos y conocimientos.
También agradecemos a las siguientes personas por compartir sus conocimientos,
y brindarnos su apoyo incondicional.
Phd. y Dsc. RENATA GREBECHOVA, Investigadora de La Universidad De La
Salle.
JUAN CARLOS POVEDA, Auxiliar del Laboratorio de Química de La Universidad
De La Salle.
LUÍS MIGUEL TREVIÑO, Auxiliar de las Plantas Piloto de Frutas y Verduras de La
Universidad De La Salle.
INGENIERO JORGE CASTAÑEDA, Director de Carrera de la Facultad de
Ingeniería de Alimentos de La Universidad INCCA de Colombia.
QUIMICA LUZ MARINA ARANGO, docente de La Universidad De La Salle. INGENIERA PATRICIA CHAPARRO, docente de La Universidad De La Salle. INGENIERO CARLOS CARDONA, docente de La Universidad De La Salle. INGENIERA VILMA HERNANDEZ, docente de La Universidad De La Salle. DOCTORA PATRICIA JIMENEZ DE BORRAY, Secretaria Académica de la
Facultad de Ingeniería de Alimentos de La Universidad De La Salle.
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN 1
OBJETIVOS 4
1. MARCO TEÓRICO 5
1.1 GENERALIDADES DEL ARAZÁ. 5
1.1.1 Características botánicas y agronómicas del arazá. 5
1.1.2 Características del fruto. 6
1.2 PULPA DE FRUTA. 10
1.2.1 Pulpa de fruta concentrada. 11
1.3 CONCENTRACIÓN POR EVAPORACIÓN. 11
1.3.1 Factores que influyen en el proceso de concentración. 12
1.3.2 Evaporador al vacío de efecto simple. 14
1.4 PECTINAS Y ENZIMAS PECTINASAS. 22
1.4.1 Pectinas. 22
1.4.2 Enzimas pectinasas. 24
2. METODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN. 31
2.1 OBTENCIÓN DE LA ENZIMA PECTINASA. 31
2.1.1 Determinación de la actividad de la enzima endo-
polimetilgalacturonasa (endo – PMG). 37
2.1.2 Determinación de la actividad pectinesterasa (PE). 39
2.2 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRATAMIENTO
ENZIMÁTICO EN LA PULPA DE ARAZÁ. 39
2.3 CARACTERÍSTIZACION DEL ARAZÁ. 43
2.4 OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACIO. 45
2.5 CARACTERÍZACION DE LA PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA
AL VACIO. 50
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACIÓN. 52
3.1 OBTENCIÓN DE ENZIMA PECTINASA. 52
3.2 CARACTERIZACIÓN DEL ARAZÁ. 53
3.3 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRATAMIENTO
ENZIMÁTICO. 55
3.3.1 Comportamiento de la pulpa sin tratamiento enzimático. 55
3.3.2 Determinación de la enzima comercial que presento mayor
actividad enzimática. 56
3.3.3 Determinación del mejor tratamiento enzimático para la enzima
pectinasa obtenida. 67
3.4 OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACIO. 75
3.4.1 Balance de materia desde la etapa de selección y clasificación
hasta la etapa de refinado. 77
3.4.2 Etapa de tratamiento enzimático. 80
3.4.3 Transferencia de calor, balance de materia y energía para la etapa
de evaporación al vacío. 81
3.4.4 Balance general de materia del proceso para la obtención de
pulpa de arazá concentrada al vació 92
3.5 CARACTERIZACIÓN DE LA PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA
AL VACÍO. 97
3.6 RESUMEN DE RESULTADOS 105
4. ELABORACIÓN DE NÉCTAR A PARTIR DE PULPA DE ARAZÁ
CONCENTRADA AL VACÍO. 107
4.1 GENERALIDADES DEL NÉCTAR DE PULPAS DE FRUTA. 107
4.2 FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN DEL NÉCTAR DE ARAZÁ. 108
4.3 ANÁLISIS SENSORIAL DEL NÉCTAR DE ARAZÁ. 112
4.4 RESULTADOS DEL ANÁLISIS SENSORIAL. 117
4.5 RESUMEN DE RESULTADOS 141
CONCLUSIONES 142
RECOMENDACIONES 146
BIBLIOGRAFÍA 148
ANEXOS 155
LISTA DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1. Clasificación botánica del arazá. 5
Cuadro 2. Diferencias morfológicas existentes entre las dos subespecies
de Eugenia stipitata. 6
Cuadro 3. Composición química del arazá. 9
Cuadro 4. Enzimas que hidrolizan pectina o ácidos pécticos. 27
Cuadro 5. Composición del medio de cultivo E-4. 39
Cuadro 6. Matriz de los datos para el diseño completamente aleatorizado
con igual número de repeticiones para determinar el mejor tratamiento
enzimático con respecto al cambio de viscosidad y sólidos solubles. 43
Cuadro 7. Métodos fisicoquímicos para la caracterización de la pulpa de
arazá. 44
Cuadro 8. Métodos fisicoquímicos para la caracterización de pulpa de
arazá concentrada al vació. 51
Cuadro 9. Características fisicoquímicas de la pulpa de arazá. 54
Cuadro 10. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa sin tratamiento
enzimático. 56
Cuadro 11. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con
PECTINEX® ULTRA SP-L. 56
Cuadro 12. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con
RAPIDASE® C80MAX. 57
Cuadro 13. Promedios y totales de viscosidad, utilizando PECTINEX®
ULTRA SP-L con tiempo de pectólisis de 60 minutos. 57
Cuadro 14. Promedios y totales de viscosidad, utilizando PECTINEX® 58
ULTRA SP-L con tiempo de pectólisis de 120 minutos
Cuadro 15. Promedios y totales de viscosidad, utilizando. RAPIDASE®
C80MAX con tiempo de pectólisis de 60 minutos. 58
Cuadro 16 Promedios y totales de viscosidad, utilizando. RAPIDASE®
C80MAX con tiempo de pectólisis de 120 minutos. 58
Cuadro 17. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L, con tiempo de
pectólisis de 60 minutos.
59
Cuadro 18. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L, con tiempo de
pectólisis de 120 minutos.
59
Cuadro 19. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX, con tiempo de pectólisis
de 60 minutos.
60
Cuadro 20. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX, con tiempo de pectólisis
de 120 minutos. 60
Cuadro 21. Resumen de resultados de F para la aprobación de Ho 60
Cuadro 22. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
para PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de pectólisis de 60 minutos 62
Cuadro 23. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
para PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de pectólisis de 120
minutos. 63
Cuadro 24. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
para RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de pectólisis de 60 minutos. 64
Cuadro 25. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
para RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de pectólisis de 120 minutos. 65
Cuadro 26. Mejores tratamientos enzimáticos aplicando las enzimas 67
comerciales en la pulpa de arazá. Cuadro 27. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con
pectinasa obtenida. 68
Cuadro 28. Promedios y totales de viscosidad, utilizando pectinasa
obtenida con tiempo de pectólisis de 60 minutos. 69
Cuadro 29. Promedios y totales de viscosidad, utilizando pectinasa
obtenida con tiempo de pectólisis de 120 minutos. 69
Cuadro 30. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con pectinasa obtenida, con tiempo de pectólisis de
60 minutos. 70
Cuadro 31. Análisis de varianza completamente aleatorizado del
tratamiento enzimático con pectinasa obtenida, con tiempo de pectólisis de
60 minutos. 70
Cuadro 32. Resumen de resultados de F para la aprobación de Ho 70
Cuadro 33. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de 60 minutos. 72
Cuadro 34. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey,
con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de 120 minutos 73
Cuadro 35. Mejores tratamientos enzimáticos aplicando la enzima obtenida
en pulpa de arazá en dos tiempos de pectólisis diferentes. 74
Cuadro 36. Promedio del balance de materia desde la etapa de selección
y clasificación hasta la etapa de refinado 77
Cuadro 37. Rendimientos del proceso de obtención de pulpa de arazá. 79
Cuadro 38. Condiciones para el tratamiento enzimático de la pulpa de
arazá. 81
Cuadro 39. Características de las pulpas tratadas enzimaticamente 81
Cuadro 40. Valores de los cálculos de transferencia de calor. 83
Cuadro 41. Balance de materia y energía de la etapa de evaporación. 86
Cuadro 42. Datos para calcular los rendimientos en la etapa de
evaporación. 87
Cuadro 43. Datos teóricos y experimentales de la cantidad de pulpa de
arazá concentrada y los rendimientos del proceso de evaporación. 89
Cuadro 44. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa
de arazá sin tratamiento enzimático. 92
Cuadro 45. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa
de arazá con RAPIDASE® C80MAX. 95
Cuadro 46. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa
de arazá con pectinasa obtenida. 95
Cuadro 47. Resultados de los análisis fisicoquímicos realizados a las
pulpas de arazá concentradas. 97
Cuadro 48. Características fisicoquímicas de la pulpa de arazá y las pulpas
de arazá concentradas tratadas con y sin enzima. 105
Cuadro 49. Factores de la evaporación de la pulpa de arazá. 106
Cuadro 50. Cantidad de materia prima para el néctar a partir de pulpa de
arazá sin concentrar. 109
Cuadro 51. Cantidad de materia prima para el néctar a partir de pulpa de
arazá concentrada. 109
Cuadro 52. Medianas de los resultados de la evaluación del nivel de gusto. 117
Cuadro 53. Datos de la preferencia de las muestras. 138
Cuadro 54. Sumatoria de rangos para cada muestra. 139
Cuadro 55. Resultados del análisis sensorial. 141
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Rendimiento en pulpa de algunas frutas. 11
Figura 2. Diagrama de un evaporador de efecto simple. 15
Figura 3. Esquema de flujos y temperaturas en el evaporador de simple
efecto. 17
Figura 4. Estructura de la pectina. 23
Figura 5. Mecanismo de acción de las enzimas. 24
Figura 6. Clasificación de las pectinasas. 26
Figura 7. Esquema de la acción enzimática de las pectinasas. 29
Figura 8. Diagrama de flujo para la obtención de pulpa de arazá
concentrada. 46
Figura 9. Diagrama de flujo con incógnitas para el balance de materia
general con las corrientes de entrada y de salida. 76
Figura 10. Promedio del aumento de los sólidos solubles de los diferentes
tratamientos con respecto al tiempo de evaporación. 84
Figura 11. Rendimiento teóricos y reales de los procesos, en la etapa de
evaporación. 90
Figura 12. Rendimiento general del proceso de obtención de pulpa de
arazá concentrada al vació. 91
Figura 13. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de
pulpa de arazá concentrada, sin tratamiento enzimático. 93
Figura 14. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de
pulpa de arazá concentrada, con RAPIDASE® C80MAX. 94
Figura 15. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de
pulpa de arazá concentrada, con pectinasa obtenida.
96
Figura 16. Humedad (%) de las pulpas concentradas con respecto a la
pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 98
Figura 17. Sólidos totales (%) de las pulpas concentradas con respecto a
la pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 99
Figura 18. Sólidos insolubles (%) de las pulpas concentradas con respecto
a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 100
Figura 19. Proteína (%) de las pulpas concentradas con respecto a la
pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 100
Figura 20. Grasa (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa
de arazá sin ningún tratamiento. 101
Figura 21. Azucares (%) de las pulpas concentradas con respecto a la
pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 102
Figura 22. Cenizas (%) de las pulpas concentradas con respecto a la
pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 102
Figura 23. Acidez (% de acido cítrico) de las pulpas concentradas con
respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 103
Figura 24. Viscosidad (cP) de las pulpas concentradas con respecto a la
pulpa de arazá sin ningún tratamiento. 104
Figura 25. pH de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de
arazá sin ningún tratamiento. 104
Figura 26. Diagrama de flujo del proceso para de elaboración de néctar
con pulpa de arazá. 111
Figura 27. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del
color de las muestras 118
Figura 28. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del
olor de las muestras. 122
Figura 29. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las
medianas del sabor de las muestras. 127
Figura 30. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del
dulce percibido de las muestras. 131
Figura 31. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas de
la acidez percibido de las muestras. 135
LISTA DE FOTOS
Pág.
Foto 1. Frutos de arazá en diferentes estados de maduración. 7
Foto 2. Semillas de Eugenia stipitata subsp. Sororia. 8
Foto 3. Biofermentador BIO-FLO 110®. 32
Foto 4. Biofermentador Experimental. 33
Foto 5. Incubadora BINDER®. 33
Foto 6. Agitador orbital HEIDOLPH®. 35
Foto 7. Centrifuga SANYO CENTAUR 2®. 35
Foto 8. Agitador magnético HEIDOLPH®. 36
Foto 9. Liofilizador LABCONCO®. 37
Foto 10. Baño de Maria MEMMERT®. 38
Foto 11. Viscosímetro de bola. 41
Foto 12. Marmita. 47
Foto 13. Despulpadora JAVAR®. 48
Foto 14. Evaporador al vació JJ INDUSTRIAL®. 49
Foto 15. Crecimiento de hongo Aspergillus niger. 52
Foto 16. Arazá en diferentes grados de maduración. 53
Foto 17. Muestras de los néctares de arazá para el análisis sensorial. 140
Foto 18. Mesas organizadas para el análisis sensorial. 140
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Fichas técnicas de las enzimas comerciales. 155
ANEXO B. Análisis fisicoquímicos para la pulpa de arazá y pulpa de arazá
al vació. 158
ANEXO C. Muestra de cálculos para la determinación de las actividades
enzimáticos de la enzima. 171
ANEXO D. Análisis de varianza de una sola vía para el diseño experimental
completamente aleatorizado con tres repeticiones para determinar el mejor
tratamiento enzimático con pectinasas comerciales en la pulpa de arazá
por cambio de viscosidad.
174
ANEXO E. Análisis de varianza de una sola vía para el diseño experimental
completamente aleatorizado con tres repeticiones para determinar el mejor
tratamiento enzimático con pectinasa (obtenida experimentalmente) en la
pulpa de arazá por cambio de viscosidad.
183
ANEXO F. Muestra de cálculos y resultados de transferencia de calor y
balance de materia y energía. 188
ANEXO G. Análisis microbiológicos de la pulpas de arazá concentradas al
vació. 217
CONVENCIONES
a Correlación de un agitador tipo ancla sin deflector (Re=10-300)
A Área
b Correlación de un agitador tipo ancla sin deflector (Re=10-300)
C Coeficiente de geometría esférica (tipo de evaporador)
Cea Consumo de energía por el agitador.
Ceb Consumo de energía de la bomba de vació
Cec Consumo de energía de la torre de condensación.
Cee Consumo de energía de la torre de enfriamiento.
CTe Energía total consumida
Cpa Calor especifico de la alimentación
Cpc Calor específico del agua en el condensador
Cpp Calor especifico del producto
D Diámetro del agitador
Dt Diámetro interno del tanque
Ev Economía de vapor
g Gravedad
h Desplazamiento de la bola
Ha Entalpía de alimentación (Ta,xa)
Hc Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado
He Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo (Pe,Te)
Hf Entalpía de vapor ya condensado
hfg Calor latente de vaporización a Tv
hi Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación
Hp Entalpía del producto (Tp,xp)
hv Coeficiente de transferencia del vapor encamisado
Hv Entalpía del vapor de la caldera- vapor saturado (Pv)
ka Conductividad térmica de la alimentación
kp Conductividad térmica de la pared (acero inoxidable)
kv Conductividad térmica del vapor
m Correlación de un agitador tipo ancla sin deflector (Re=10-300)
ma Masa de alimentación
mc Masa del vapor condensado
me Masa de vapor desprendido por el producto
Me Masa de la esfera
mp Masa del producto
mv Masa de vapor que entra de la caldera
mw Masa de agua gastada en el condensador
N Velocidad de agitación
Nu Número de Nusselt f(Re,Pr)
Nu Numero de Nusselt
PCCPO Pulpa de arazá concentrada sin tratamiento enzimático con enzima
pectinasa obtenida
PCCR Pulpa de arazá concentrada RAPIDASE® C80MAX
PCSE Pulpa de arazá concentrada sin tratamiento enzimático
Pe Presión del vapor evaporado dentro del equipo
Pr Número de Prandtl
Pv Presión de entrada de vapor de la caldera- vapor saturado
q Calor transferido en el evaporador
R Radio de la esfera r
Re Número de Reynolds
Reev Rendimiento experimental en la etapa de evaporación
ReevT Rendimiento teórico en la etapa de evaporación
Reg Rendimiento general del proceso de producción de pulpa de arazá
concentrada al vacío.
t Tiempo de recorrido de la bola
T1 Temperatura de entrada del agua al condensador
T2 Temperatura del agua de salida en el condensador
Ta Temperatura de la alimentación
Te Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo
tev Tiempo de evaporación
Tp Temperatura superficial de la pared
Tv Temperatura del vapor saturado de la caldera
U Coeficiente global de transferencia de calor
V Velocidad de caída de la bola
Ve Volumen de la esfera (4/3π R3)
X Espesor de la pared
xa Fracción sólida de la alimentación
xp Fracción sólida del producto
μ/μw Relación viscosidades
μa Viscosidad de la alimentación
μw Viscosidad de la mezcla a la temperatura de la pared
ρa Densidad de la alimentación
ρe Densidad de la esfera
1
INTRODUCCIÓN
Los frutos exóticos son bastante apetecidos por los consumidores a nivel nacional
e internacional, debido a la tendencia de consumir alimentos sanos con un alto
aporte nutricional. En la actualidad algunos de estos frutos tienen poca difusión o
solo se conocen en las regiones que se cultivan, debido a que tienen una vida útil
corta y por consiguiente se dificulta el proceso de comercialización. Este es el
caso del arazá (Eugenia stipitata), el cual puede ser aprovechado industrialmente
en la elaboración en forma de pulpas, mermeladas, néctares, jugos, entre otros.
Cada día se conocen nuevas tecnologías y operaciones que pueden acelerar,
retardar o proporcionar beneficios a los procesos de transformación y
aprovechamiento de los frutas, como es el caso de las enzimas desarrolladas por
medio de la Biotecnología. En este momento en el mercado hay diferentes tipos
de enzimas empleadas en los procesos de obtención de pulpas de frutas, como
las pectinasas, las cuales brindan mayores ventajas ya que permiten estandarizar
las condiciones en los procesos, aumentar rendimientos, disminuir costos y
mejorar características fisicoquímicas y sensoriales de los productos.
En el presente trabajo de grado se evaluó la influencia de la enzima pectinasa
obtenida experimentalmente a partir del hongo Aspergillus niger en el proceso de
obtención de pulpa concentrada de arazá, frente a enzimas comerciales de origen
fúngico, las cuales tienen procesos estandarizados de obtención y aplicación.
2
El objetivo del tratamiento enzimático con pectinasa antes del proceso de
evaporación de la pulpa de arazá, es el de aumentar la cantidad de sólidos
solubles de la pulpa y disminuir la viscosidad de la misma; lo que permite que
haya una mejor transferencia de calor en el equipo y por consiguiente menor
perdida de calor, menor tiempo de proceso, menor consumo de energía y mayor
rendimiento con respecto a los kilogramos totales de pulpa concentrada obtenida.
Para la obtención de la enzima se siguió la metodología propuesta por
Grevechova y Prieto, en su investigación “Producción, purificación y
caracterización de la enzima Pectinasa aislada de Aspergillus niger y Aspergillus
foetidus”, realizado en las instalaciones del Laboratorio de Biotecnología de la
Universidad De La Salle sede La Floresta.
La pulpa de arazá fue sometida a diferentes tratamientos enzimáticos, empleando
la enzima pectinasa obtenida experimentalmente y las enzimas comerciales
PECTINEX® ULTRA SP-L y RAPIDASE® C80MAX. Estos tratamientos
enzimáticos fueron realizados a diferentes concentraciones de enzima,
temperatura de incubación y tiempo de pectólisis, obteniendo pulpas de arazá con
viscosidades menores y sólidos solubles iguales o mayores a la pulpa de arazá sin
ningún tratamiento. Se escogió el mejor tratamiento enzimático aplicado a la pulpa
de arazá, utilizando la enzima pectinasa obtenida experimentalmente y una de las
enzimas comerciales, con el objetivo de emplear las pulpas en el proceso de
obtención de pulpa de arazá concentrada al vacío.
3
Para determinar el comportamiento de las pulpas de arazá tratadas con enzima
pectinasa durante la evaporación al vacío, se realizó un ensayo donde la pulpa de
arazá evaporada no fue tratada con enzima. Durante la evaporación se
controlaron variables como la presión de vacío dentro de la cámara de
evaporación, la presión de vapor proveniente de la caldera que entra a la camisa,
la temperatura de evaporación y el tiempo de la operación.
Para determinar la influencia del tratamiento enzimático en el proceso de
obtención de pulpa de arazá concentrada se realizaron cálculos de transferencia
de calor, y de balance de materia y energía. Por otro lado, con el fin determinar la
influencia del tratamiento enzimático y la evaporación en el producto final, se
realizaron análisis fisicoquímicos a las pulpas obtenidas y análisis sensorial a
néctares preparadas con estas pulpas y se compararon con el arazá en estado
natural y con un néctar preparado con el fruto fresco.
4
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERAL
Evaluar la aplicación de la enzima pectinasa obtenida a partir de Aspergillus
niger, en el proceso de producción de pulpa de arazá (Eugenia stipitatá sororia)
concentrada al vacío.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Obtener enzima pectinasa mediante fermentación sumergida con la cepa
Aspergillius niger.
Evaluar las características fisicoquímicas del arazá utilizado como materia prima.
Definir dosificación, condiciones de temperatura y tiempo en que actúa la enzima
obtenida con respecto a dos enzimas pectinasas comerciales.
Establecer los rendimientos en la producción de pulpa de arazá concentrada al
vacío, tratada con la enzima obtenida, con la enzima comercial elegida y sin
enzima.
Evaluar la transferencia de calor en el evaporador y realizar los balances de
materia y energía de los procesos de obtención de pulpa concentrada, tratada
con la enzima obtenida, con la enzima comercial elegida y sin enzima.
Efectuar los análisis fisicoquímicos de la pulpa de arazá concentrada al vacío,
tratada con la enzima obtenida, con la enzima comercial elegida y sin enzima.
Evaluar sensorialmente la aplicación de las pulpas de arazá concentradas al
vacío, con los diferentes tratamientos enzimático, en la elaboración de un néctar.
5
1. MARCO TEÓRICO 1.1 GENERALIDADES DEL ARAZÁ. El arazá (Eugenia stipitata) es originario de la Amazonia Occidental del Perú, su
dispersión geográfica se extiende a Brasil, Ecuador, Perú y Centro América1. En
Colombia es cultivando en los Departamentos de Caquetá, Guaviare, Amazonas,
Meta, Cundinamarca, Antioquia y Putumayo.
1.1.1 Características botánicas y agronómicas del arazá. En 1956 McVaugh
describió al arazá como una especie nueva para la ciencia con el nombre de
Eugenia stipitata McVaugh2, al hacer la clasificación botánica (Cuadro 1), “verificó
la existencia de dos poblaciones de Eugenia stipitata que se podrían describir
como especies independientes. Estas poblaciones distintas, que presentaban
muchas características cualitativas en común, se consideraron entonces como
subespecies: Eugenia stipitata subsp. stipitata e Eugenia stipitata subsp. sororia”3.
Cuadro 1. Clasificación botánica del arazá. Clase Dicotiledónea Familia Myrtáceas Genero Eugenia Especie stipitata Subespecies stipitata y sororia
Fuente: Argüello, 1998.
La subespecie sororia, es un arbusto que presenta menor número de estambres,
hojas y flores más pequeñas, siendo la especie mas difundida por su mayor
1 ARGÜELLO ARIAS, Heliodoro. Como producir e industrializar los frutos de arazá: Eugenia stipitata. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá: 1998. p. 5 2 SÁNCHEZ, Pablo. Arazá, planta amazónica idónea para Costa Rica. (Internet). AMBIENTICO: Revista mensual sobre la actualidad ambiental. Nº 103, Abril de 2002. (Citado 15 Julio 2006). Disponible en Internet en: <http://www.una.ac.cr/ambi/Ambien-Tico/103/pabl>. 3 NASCIMENTO F., Sidney Alberto do. Arazá (Eugenia stipitata) cultivo y utilización: Manual técnico. (Internet). Tratado de Cooperación Amazónica. Secretaria Pro Tempore. Caracas: 1999. (Citado 20 Julio 2006). Disponible en Internet en: <http://www.otca.org.br/publicacao/SPT-TCA-VEN- SN%20arazá.pdf#search=%22arazá%20%2B%20fao%22. html>.
6
productividad. La subespecie stipitata es un arbusto medio a grande, con mayor
número de estambres, hojas y flores más grandes y frutos sin muestra de
herbario4. En el cuadro 2 se puede observar las diferencias morfológicas entre las
dos especies mencionadas.
Cuadro 2. Diferencias morfológicas existentes entre las dos subespecies de Eugenia stipitata.
Subespecie Característica stipitata sororia
Altura de la planta (m) 12-15 1.5-5 Follaje Disperso Denso Tamaño de las hojas (cm) 8-18 x 3,5-9,5 6,5-13x2,5-4,5 Pilosidad en la cara inferior de las hojas Presente Ausente Tamaño de las flores Mayores Menores Número de estambres 100-150 75 Superficie del epicarpio Áspera Lisa Aroma del fruto Débil Fuerte Sabor del fruto Ácido Agridulce Tamaño de los frutos (cm) 3-5 x 4-7 2-12 x 1,5-15 Peso de los frutos (g) 20-50 30-800 Rendimiento en pulpa (%) 20-40 40-90 Inicio de la fase productiva (años) 5 2
Fuente: Nascimento, 1999.
El arazá presenta un excelente potencial económico, dada su facilidad para
desarrollarse en cualquier tipo de suelo no inundable. Comienza a producir a los
dos años de edad, y posee un porte bajo, facilitando los tratamientos culturales y
de cosecha5.
1.1.2 Características del fruto. El fruto es una baya globosa un poco achatada,
sus pesos varían entre 30g a 800g; en estado inmaduro el fruto tiene un color
4 BARRERA GARCÍA, Jaime Alberto. Prefactibilidad técnico-económica para la producción y procesamiento del araza, Eugenia stipitata Mc Vaugh, y del copoazu, en la zona de colonización de San José del Guaviare. Santafé de Bogotá, 1996. Trabajo de grado (Ingeniero Agrónomo). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Agronomía. 5 ARGÜELLO, Op. Cit., p.6.
7
verde y en estado de maduración presenta un color amarillo intenso, como se
muestra en la foto 1.
Foto 1. Frutos de arazá en diferentes estados de maduración.
Fuente: Nacimiento, 1999.
“La cáscara es muy fina y delgada (menos de 1mm de espesor), de color amarillo,
es vellosa al tacto y de perfume agradable. La pulpa o mesocarpio es amarilla, fina
y bien espesa (1 a 4 cm), poco fibrosa, muy suculenta, acida pero de excelente
sabor, esta constituye el 70 % de peso del fruto”6, un fruto tiene entre 3 y 20
semillas, de color café con forma ovalada y/o de riñón, como se puede ver en la
foto 2.
El fruto en general tiene un aroma característico agradable y sabor ácido, “su jugo
evoca los sabores de mango verde, maracuyá, piña y lulo; según pruebas
organolépticas realizadas en San José del Guaviare”7.
6 BARRERA, Op. Cit., p.7. 7 Ibid., p.7.
8
Foto 2. Semillas de Eugenia stipitata subsp. sororia.
Fuente: Nacimiento, 1999.
Este fruto presenta cualidades organolépticas y agronómicas que lo hacen una
buena opción para el desarrollo de una fruticultura sostenible y, a su vez, una
alternativa económica dentro de la cadena agroalimentaria e industrial.
El arazá se considera como un fruto perecedero y “bastante delicado, que se
ablanda con facilidad, se recomienda que sea procesado en forma de pulpa lo
más rápido posible, para luego guardarla en congelación o refrigeración hasta el
momento de su comercialización o para utilizarla en la obtención de otros
productos”8. La pulpa de arazá se puede aprovechar en la producción de
refrescos, dulces, néctares, jaleas, licores, yogures, mermeladas, helados, entre
otros. Este fruto posee un alto contenido de humedad, alrededor del 90 %, una
ventaja que le confiere un alto rendimiento en el proceso de extracción de pulpa,
con pH de 2,0 – 2,5 y 4 ºBrix. Además, sus características nutricionales
“contribuyen a satisfacer los requerimientos mínimos de proteína, fibra y vitamina
A y C”9. En el cuadro 3 se puede ver la composición química del arazá.
8 NASCIMENTO, Op.Cit., p. 61. 9 HERNÁNDEZ G., María Soledad. Conservación del fruto de arazá (Eugenia stipitata Mc Vaugh) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. Bogota, 2001. Trabajo de grado (Doctor en Ciencias Agrarias). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Agronomía. p. 9.
9
Cuadro 3. Composición química del arazá. Componente Valor
Agua 90,0 (g)
Proteína 1,0 (g) Grasa 0,3 (g) Carbohidratos 7,0 (g) Fibra 0,6 (g) Ceniza 0,3 (g) Nitrógeno 152,7 (mg) Fósforo 9,0 (mg) Potasio 215,3(mg) Calcio 19,3 (mg) Magnesio 10,3 (mg) Sodio 0,8 (mg) Manganeso 13 (ppm) Cobre 5 (ppm) Hierro 87,33 (ppm) Zinc 11,33 (ppm) Energía 39,8 (cal) Pectina 3,7 (g) Ph 2,5 Sólidos solubles 4 (°Brix) Acidez titulable 2,02 (g ác. cítrico) Relación Brix/Acidez 1,98 Acido péptico 0,98 (g) Azúcares reductores 0,3 (g) Azúcares no reductores 0,54 (g)
Vitaminas Base Húmeda Vitamina A 0,77 (mg) Vitamina B1 0,98 (mg) Vitamina C 7,68 (mg)
Fuente: Nacimiento, 1999., Barrero, 1994.
10
1.2 PULPA DE FRUTA.
Según la Norma Técnica Colombiana, NTC 404 del Instituto Colombiano De
Normas Técnicas y Certificación, INCONTEC, “la pulpa es el producto pastoso,
tamizado, no diluido, ni concentrado, ni fermentado, obtenido a partir de frutas
frescas, maduras, sanas y limpias. También se puede obtener a partir de pulpas
concentradas o deshidratadas”10.
Las pulpas se caracterizan por poseer una variada gama de compuestos
nutricionales que les confieren un atractivo especial a los consumidores. Están
compuestas de agua en un 70 a 95%, pero su mayor atractivo desde el punto de
vista nutricional es su aporte a la dieta de vitaminas, minerales, enzimas y
carbohidratos como la fibra11.
Las características fisicoquímicas de cada fruta influyen directamente en el
rendimiento durante su transformación a pulpa, en la figura 1 se observa el
porcentaje de rendimiento del arazá con respecto a otras frutas.
La transformación de frutas en pulpas ha permitido contar con disponibilidad de
frutas aun en épocas fuera de cosecha, así se conserva un alimento perecedero,
que en otras condiciones requiere uso inmediato. Los diferentes tipos de pulpas
que se encuentran en el mercado son pulpas congeladas, esterilizadas,
pasteurizadas y concentradas.
10 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Frutas procesadas, jugos y pulpas de fruta. Bogotá: INCONTEC, 1994. : il (NTC 404). p. 63. 11 CAMACHO O, Guillermo. Procesamiento y conservación de frutas. Curso Virtual Procesamiento y conservación de frutas (Internet). Universidad Nacional de Colombia. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos -ICTA. Bogotá: 2004. (Citado 5 Abril 2006). Disponible en Internet:<http://encuentro.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/index.html.>
11
Figura 1. Rendimiento en pulpa de algunas frutas
7064
73
50
35
60 62
85
55
7565
55
75
30
75 78 75
50
65 70
0
20
40
60
80
100
Araza
Bana
noBo
rojó
Citrico
s
Copoazú
Curuba
Durazno
Fresa
Guana
bana
Guaya
baLul
o
Mango
Manzana
Maracuya
Mora
Papaya
Pera Piñ
a
Tomate
de árbol
Uchuv
a
Porc
enta
je (%
)
Fuente: Camacho, 2004. 1.2.1 Pulpa de fruta concentrada
La pulpa concentrada de fruta “es el producto elaborado mediante la extracción
parcial de agua por medio de un proceso de evaporación o cualquier otro
procedimiento térmico que permita obtener un 50% por encima del ºBrix natural de
la fruta “12.
Cuando una pulpa de fruta es sometida a un proceso de evaporación, se retira
parte del agua propia de la fruta, lo que proporciona una mayor estabilidad
biológica, contribuyendo de esta manera a la conservación del producto debido a
que la actividad de agua disminuye, la acidez y la concentración de los sólidos
solubles aumentan.
1.3 CONCENTRACIÓN POR EVAPORACIÓN. Este proceso consiste en la eliminación de agua por ebullición, donde el fluido
calefactor es vapor (llamado primario) que cede su calor latente al producto que
12 MINISTERIO DE SALUD. Resolución 7992 de 1991. Elaboración, conservación y comercialización de jugos. Concentrados, néctares pulpas, pulpas azucaradas y refrescos de frutas. Bogotá. 21 de Julio de 1991.
12
hay que evaporar. Por lo tanto, la superficie de calentamiento que esta en contacto
con el producto divide el equipo en un evaporador (que elimina vapor secundario)
y un condensador de vapor primario. Así pues, cualquier evaporador debe ser
considerado como un intercambiador de calor latente en el que el transporte
limitante es el transporte del calor interno a través de la capa del producto a
concentrar13.
En la industria alimentaría la evaporación se utiliza en la preconcentración de
fluidos previa a su ulterior procesado con el fin de reducir el volumen del líquido,
para abaratar los costos de almacenamiento, envasado y transporte.
1.3.1 Factores que influyen en el proceso de concentración. En el proceso de
concentración de alimentos por evaporación tanto el tipo de alimento o la técnica
utilizada influye directamente en el proceso, estos factores se enuncian a
continuación14:
Presión y temperatura del proceso. El punto de ebullición de la solución está
relacionado con la presión del sistema. Cuanto más elevada sea la presión de
operación del evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. La
temperatura de ebullición también se eleva a medida que aumenta la
concentración del material disuelto por la acción de la evaporación. Este
fenómeno se llama elevación del puntó de ebullición. Para mantener a un nivel
bajo la temperatura de los materiales termo sensible es necesario operar a
presiones de vacío.
Temperatura de la alimentación. Aproximadamente una cuarta parte del vapor
de agua utilizado en el proceso se consume al elevar la temperatura de la 13 MAFART, Pierre. Ingeniería Industrial alimentaría. Procesos físicos de conservación. Volumen I. Zaragoza: Acribia, 1994. p.213-214. 14 GEANKOPLIS, Christie.G. Procesos de transporte y operaciones unitarias. México: CECSA, 1999. p 545-553.
13
alimentación hasta el de ebullición. Si la temperatura es cercana al punto de
ebullición en el evaporador, se logra una disminución en el tiempo de
evaporación.
Viscosidad de la alimentación. Los líquidos muy viscosos tienden a reducir las
velocidades de circulación y a reducir los coeficientes de transferencia de calor.
Puesto que la viscosidad de una solución sometida a evaporación aumenta con
la concentración, es de esperar que a medida que transcurre la evaporación
descienda la velocidad de transferencia de calor.
Solutos disueltos del producto. El punto de ebullición de una solución es
mayor que el solvente puro a la misma presión. Cuando más concentrada la
solución es mas elevado el punto de ebullición. A medida que transcurre la
evaporación la concentración del líquido aumenta elevándose su punto de
ebullición. Este cambio conduce a una diferencia de temperatura
progresivamente decreciente y por lo tanto paralelamente decrece la velocidad
de transferencia de calor.
Formación de espumas del producto. En algunos casos, los alimentos forman
espuma durante la ebullición, se forman por las fuerzas interfaciales que se
crean entre el vapor, el liquido sobrecalentado y los sólidos suspendidos, siendo
estos capaces de actuar como núcleos para la formación de burbujas. Para
controlar la formación de espumas se usan agentes tenso-activos. Esta espuma
puede ser arrastrada por el vapor que sale del evaporador y puede producir
pérdidas de material. durante la ebullición muchos líquidos forman espuma
estable, esto ocurre en el caso de la ebullición bajo presión reducida y cuando la
cabeza hidrostática es grande.
14
Sensibilidad a la temperatura del producto. Para reducir los daños causados
por el calor las temperaturas de ebullición deberán ser bajas y los tiempos de
permanencia de los líquidos en la zona de calentamiento deberán ser cortos. La
temperatura de ebullición disminuye al reducir la presión del evaporador. Se
pueden tolerar temperaturas más altas que aquellas consideradas previamente
máximas de operación seguras, si se acorta el tiempo de permanencia en el
evaporador.
Deposición de costras en el evaporador. La deposición de costras sobre la
superficie transmisora de calor reduce el valor de coeficiente global de
transferencia de calor. La formación de costras se debe a la adherencia de
sólidos suspendidos presentes en el líquido de alimentación y del líquido
concentrado. La deposición de costras es menor cuando la velocidad del líquido
es más alta, debido a la acción de arrastre por la corriente de líquido que fluye
rápidamente. Los líquidos propensos a la formación de costras deben procesarse
en evaporadores de circulación forzada.
Pérdida de aroma del producto. Los componentes de aroma y sabor de la
mayoría de alimentos líquidos son más volátiles que el agua, cuando estos
líquidos se someten a evaporación los componentes volátiles son arrastrados
con el vapor de agua, con lo que se produce una reducción de la calidad del
concentrado. Estos componentes se pueden recuperar del vapor en forma de
esencia por destilación fraccionada. El concentrado desaromatizado se vuelve a
mezclar con la esencia.
1.3.2 Evaporador al vacío de efecto simple. El evaporador al vacío esta
constituido por una sola unidad de evaporación con las correspondientes zonas de
calefacción, además de un condensador que permite condensar la corriente de
15
vapor generado en el mismo, utilizando agua fría como agente de refrigeración
(Ver figura 2)15.
Figura 2. Diagrama de un evaporador de efecto simple.
Fuente: Somolinos, 2005.
La alimentación entra y en la sección de intercambio de calor entra vapor
saturado. El vapor condensado sale en forma de pequeños chorros. La solución
del evaporador esta completamente mezclada, el producto concentrado y la
solución del evaporador tienen la misma composición y temperatura, que
corresponde al punto de ebullición de la solución. La temperatura del vapor es
igual a la del punto de ebullición de la solución. Los evaporadores de efecto simple
se usan con frecuencia cuando la capacidad necesaria de operación es
relativamente pequeña16.
Los sistemas de evaporadores industriales constan de17:
Intercambiador de calor. Aporta el calor sensible y el calor latente de
evaporación del alimento líquido. En la industria de alimentos normalmente se
usa como medio de vapor saturado.
15 SOMOLINOS, Francisco. Ingeniería de la industria alimentaría: Operaciones de concentración de alimentos. Vol. III. Madrid: SÍNTESIS S.A., 2002. p 217-218. 16 GEANKOPLIS, Op. Cit., p. 549-550 17 GEANKOPLIS, Op. Cit., p. 553.
Vapor
Alimentacion
Vapor de agua
Condensado
Producto concentrado
Hacia el condensador
16
Separador. En el que el vapor se separa de la fase liquida concentrada.
Condensador. Para condensar el vapor y eliminar el condensado del sistema,
cuando el sistema opera a presiones inferiores a la atmosférica se emplean
condensadores para que el vapor condensado no se puede mezclar con el agua
de enfriamiento. El consumo de agua se estima por medio del balance de calor
en el condensador barométrico.
mw/me = [He - cpc (T2-0)] / [cpa (T2-T1]
En donde mw es la masa de agua gastada en el condensador (kg), me es la masa
de vapor evaporado por el producto (kg), He es la entalpía del vapor a Te, cpc es
el calor específico del agua en el condensador, T1 es la temperatura de entrada
del agua al condensador, T2 es la temperatura del agua de salida en el
condensador.
Bomba de vacío. Pretende disminuir la temperatura de ebullición al igual que
el tiempo de permanencia del líquido a concentrar en el evaporador, con el fin de
que el concentrado no pierda los componentes volátiles que le confieren sabor y
aroma.
Colector de condensado. Para conseguir la economía térmica y transferencia
de calor, todo equipo que utilice vapor como medio de calentamiento del proceso
debe estar dotado de sistemas adecuados de condensado y de purga de gases
inertes de lo contrario se tiene un bajo rendimiento.
Para la realización del balance de materia y energía en el proceso concentración
llevada a cabo en el evaporador de efecto simple se tienen en cuenta las
variables, que se observan en la figura 3.
17
Figura 3. Esquema de flujos y temperaturas en el evaporador de simple efecto.
Fuente: Geankoplis, 1999.
En donde ma es la masa de alimentación (kg), me es la masa de vapor evaporado
por el producto (kg), mp es la masa del producto (kg), mv es la masa que entra de
la caldera (kg), mc es la masa del vapor condensado (kg), Xa es la fracción sólida
de la alimentación, Xp es la fracción sólida del producto, Ha es la entalpía de la
alimentación a la temperatura y concentración de la entrada (kJ/kg), Hp es la
entalpía del producto a la temperatura y concentración de salida (kJ/kg), Hv es la
entalpía del vapor de la caldera (kJ/kg), Hc es la entalpía del condensado a la
temperatura del vapor de entrada (kJ/kg). En que se cumple:
ma = me+ mp xa ma = xpmp
ma Ha + mvHv = meHe + mpHp + mcHc
La entalpía de alimentación Ha puede calcularse de la expresión:
Ha = Cpa (Ta-0°C)
En donde Cpa es el calor específico de la alimentación (kJ/kgºC) y Ta es la
temperatura de la alimentación (ºC).
T1
mv, Tv
ma, xa, Ta
mp,Tp,
mc, Tv
me,T1,
18
La entalpía del producto Hp es:
Hp = Cpp (Tp-0°C)
En donde Cpp: es el calor específico del líquido concentrado o producto (kJ/kgºC) y
Tp es la temperatura del producto (ºC).
El calor específico es la cantidad de energía, en forma de calor, que gana o pierde
un sistema por unidad de masa, para que se produzca en el un cambio de
temperatura de un grado, sin que haya cambio de estado. El valor del calor
específico de un alimento se obtiene mediante la experimentación; varia
ligeramente con la temperatura. Para el calor especifico, y para alimentos
de composición conocida, por encima de su punto de congelación:
Cp = 4,180a+ 2,711p+1,928g+1,547c+0,908ζ
En donde a es la fracción másica del agua, p es la fracción másica de la proteína,
g es la fracción másica de la grasa, c es la fracción másica de los carbohidratos, ζ
es la fracción másica de las cenizas.
Las entalpías del vapor y el condensado son halladas a las temperaturas
correspondientes en las tablas de vapor.
Debe tenerse en cuenta que el intercambiador de calor usado en un evaporador
indirecto, donde:
mv = mc
En un evaporador de simple efecto se presentan dos estados de transferencia de
calor, el estado no estacionario, se presenta al inicio del proceso donde el calor
fluye de la región de mas alta temperatura a la región de menor temperatura.
19
Cuando la temperatura y el flujo de calor permanecen constantes en un
determinado tiempo se denomina estado estacionario.
La economía de vapor es un término usado en evaporación para identificar la
eficiencia del sistema. Para un evaporador este valor es aproximadamente uno. La
economía de vapor se define como la relación entre el vapor consumido (caldera)
y la evaporación de agua que se logra con ese vapor18.
EV = me/ mv
Los cálculos de transferencia de calor en estado estacionario en el evaporador de
simple efecto son:
Calor transferido en el evaporador. La capacidad de un evaporador de
efecto simple se describe como:
Q = UA (Tv – Te) = mvHv-mcHc
En donde Q es el calor transferido en el evaporador (W), U es el coeficiente
global de transferencia de calor (W/m2ºC), A es el área de transferencia de calor
(m2), Tv es la temperatura del vapor de la caldera (ºC), Te es la temperatura del
vapor evaporado dentro del equipo (ºC)19.
Coeficiente global de transferencia de calor. La transferencia de calor en el
intercambiador inicia con la determinación del coeficiente global de transferencia
de calor U, que está influenciado por la geometría y los parámetros del proceso.
1/U = 1/hi + x/km + 1/ hv 18 ORREGO ALZATE, Carlos Eduardo. Procesamiento de alimentos. Manizales: Universidad Nacional de Colombia. Sede Manizales, 2003. p. 280-284. 19 GEANKOPLIS, Op. Cit, p. 549.
20
En donde, hi es el coeficiente de transferencia de calor de la alimentación
(W/m2ºC), X espesor de pared (m), hv es el coeficiente de transferencia del vapor
encamisado (W/m2ºC), km es la conductividad térmica de la pared (W/mºC)20.
Coeficiente global de transferencia de calor de la mezcla. Se expresa en
forma adimensional por el número de Nusselt (Nu). Conociendo Nu, se puede
hallar el coeficiente interno de transferencia de calor de la alimentación hi21.
Nu = hi. Dt / k
En donde Dt es diámetro del tanque (m) y k es la conductividad térmica del la
alimentación (W/mºC).
El número de Nusselt se puede hallar en función de otros números
adimensionales:
Nu = a (Re)b x (Pr)1/3 (μa/μw)m
En donde Re es el número de Reynolds, Pr es el número de Prandtl, μa es la
viscosidad de la alimentación, μw es la viscosidad de la mezcla a la temperatura
de la pared, y a es 1, b es 0,5 y m es 0,18 constantes determinadas para un
agitador de paletas sin deflectores y en donde el número de Reynolds esta entre
diez y trescientos.
Para determinar el número de Reynolds Re:
Re = (D2 x N x ρa)/μ
20 SOMOLINOS, Op. Cit, p. 217. 21 GEANKOPLIS, Op. Cit, p. 336-339.
21
En donde D es el diámetro del agitador (m), N es la velocidad de agitación (rps), ρa
es la densidad de la alimentación (kg/m3) y μ es la viscosidad de la alimentación
(kg/ms).
Para determinar el número de Prandtl Pr:
Pr = (Cpa x μa)/ ka
En donde Cpa es el calor especifico de la alimentación (kJ/kgºC), μa es la
viscosidad de la alimentación y ka es la capacidad calorífica de la alimentación
(kJ/msºC). La capacidad calorífica de la mezcla es la medida de la capacidad para
conducir calor de un material. Para alimentos depende principalmente de su
composición. Sin embargo tiene también influencia factores como sus vacíos
(forma, tamaño, y orientación), su homogeneidad, etc. La definición de la
conductividad térmica se encuentra en la ley de Fourier de conducción de calor:
q = -kpA δT / δx
En donde δT/δx es el gradiente de temperatura en la dirección x. La constante de
proporcionalidad kp es la conductividad térmica.
Considerando la composición del alimento se ha propuesto la siguiente expresión:
kp = 0,58a+ 0,155p+0,25g+0,16c+0,135ζ
En donde a es la fracción másica del agua, p es la fracción másica de la proteína,
g es la fracción másica de la grasa, c es la fracción másica de los carbohidratos, ζ
es la fracción másica de las cenizas. La anterior expresión produce errores
22
respecto a los valores experimentales de apenas 1% en el intervalo entre 0ºC y
180ºC22.
Coeficiente de transferencia de calor del vapor encamisado. El coeficiente
externo de transmisión de calor hv, se determina con respecto a las propiedades
termo físicas del vapor y del alimento23.
Hv = C [ [(ρw x g x hfg x kw3) / (Dt x μ (Tv-Tp) ] ]1/4
En donde C es el coeficiente de la geometría esférica, ρw es la densidad del la
alimentación (kg/m2), g es la gravedad (9,78 m/s2), hfg es el calor latente de
vaporización a Tv (kJ/kg), kw es la conductividad térmica del vapor (J/msºC), Dt
es el diámetro interno del tanque (m), μ es la viscosidad de la alimentación
(kg/ms), Tv es la temperatura del vapor saturado de la caldera (ºC) y TP es la
temperatura superficial de la pared (ºC).
Consumo de energía por el evaporador. El consumo de energía (Ce) por el
evaporador se expresa en (kW h) y se calcula utilizando la siguiente ecuación24
Ce = (Hp * 0,746 *tev )/ Em
En donde Hp es la potencia del motor utilizado, tev es el tiempo de evaporación en
horas y Em es la eficiencia del motor.
1.4 PECTINAS Y ENZIMAS PECTINASAS. 1.4.1 Pectinas. Las sustancias pécticas son polisacáridos de cadenas largas
de ácido α-D-galacturónico, unido entre si por enlaces 1-4, como se observa en la 22 ORREGO, Op. Cit, p. 61-83. 23 KREITH, Frank. Principios de transferencia de calor. Sexta edición. México: Thomson, 2001. 24 COWERN, Edward. Baldor Motors And Drives. U.S.A.: Baldor Electric Company, 1999. p. 90.
23
Figura 4, tienen una parte más o menos amplia de grupos carboxilos esterificados
por radicales metilo.
Figura 4. Estructura de la pectina.
Fuente: Soriano, 2004.
Las pectinas se encuentran como componente estructural de los frutos y verduras
principalmente en las paredes celulares y los espacios intercelulares de los tejidos,
y resultan atacadas por una serie de enzimas llamadas pectinasas. Las sustancias
pécticas se dividen en:
Protopectina. Es insoluble en agua, se encuentra en los frutos verdes, ayudan a
mantener la dureza y firmeza de estos. En las paredes celulares las pectinas se
hallan combinadas con celulosa, de la cual pueden separarse por hidrólisis suave
u otros medios, transformándose en pectinas solubles o ácidos pécticos.
Pectinas. Es soluble en agua, son cadenas poligalacturonicas metiladas al
100%, es capaz de formar geles cuando se le combina en proporciones
adecuadas con azúcar, acido y agua, se encuentran en frutos maduros.
Ácidos pectínicos. Soluble en agua, tienen una proporción de metilización
inferior al 100 %. Sus sales se denominan pectinatos.
24
Ácidos pécticos. Son los ácidos poligalacturónicos exentos de metoxilo. Sus
sales se denominan pectatos.
1.4.2 Enzimas pectinasas. Las enzimas son catalizadores proteicos sintetizados
por sistemas vivos (por células animales, vegetales o microbiológicas), cada
enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único
sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos. Un catalizador es “una sustancia
capaz de acelerar una reacción química sin que ella misma experimente algún
cambio significativo neto, esto es sin agotarse”25.
En una reacción enzimática, la sustancia sobre la que actúa la enzima se llama
sustrato. El sustrato se une a una región concreta de la enzima, llamada centro
activo, este comprende un sitio de unión formado por los aminoácidos que están
en contacto directo con el sustrato y un sitio catalítico, formado por los
aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción. Una vez
formados los productos la enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción26.
Como se puede observar en la figura 5.
Figura 5. Mecanismo de acción de las enzimas.
1. Enzima y su sustrato 2. Unión al centro activo 3. Formación de productos
Fuente: Gonzáles, 2004.
A menudo las enzimas se desnaturalizan al entrar en contacto con varios agentes
(el calor, los ácidos o bases, los solventes orgánicos, etc.) y de este modo pierden 25 VARGAS O, Wenceslao. Fundamentos de Ciencia alimentaría. Primera Edición. Bogotá: Fundación para la Investigación Interdisciplinaria y la Docencia, 1984. 26 GONZÁLES M, Juan Manuel. Mecanismos de las enzimas. Curso de Biomoléculas. Universidad del País Vasco. España: 2004. (Citado 20 Mayo 2006). Disponible en Internet: <http://www.ehu.es/biomoleculas/ENZ/ENZ1.htm>
25
su actividad. Los factores que influyen de manera más directa sobre la actividad
de un enzima son el pH y temperatura. Cada enzima actúa en un rango limitado
de pH; por ser proteínas poseen muchos grupos ionizables de forma que los
cambios de pH pueden alterar su conformación, su capacidad de unión con el
substrato y la actividad catalítica de los grupos que forman el centro activo. La
velocidad de reacción enzimática aumenta al aumentar la temperatura, por cada
10ºC de incremento, la velocidad de reacción se duplica, al ser proteínas a partir
de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor27.
El conocimiento de las funciones y las utilidades de las enzimas para conseguir
cambios deseables en los alimentos ha conducido a la producción en gran escala
de enzimas comerciales, estas enzimas pueden surgir de fuentes animales,
vegetales o microbianas. Para producir enzimas microbianas se usan cultivos en
superficie (sólidos) y sumergidos (líquidos).
Actualmente la mayor producción de enzimas se hacen por cultivo sumergido que
emplean fermentadores, ya que controlan las variables del proceso, presentan
menos riesgos de contaminación, ofrecen menores costos de manipulación y
mayores rendimientos.
En el proceso de fermentación sumergida, el medio de cultivo incluye nutrientes,
minerales y sales. En este proceso se deben considerar parámetros de operación
como el pH, la aireación, la temperatura, la velocidad agitación y el tiempo de
fermentación. En este tipo de cultivo la mayor cantidad de enzima se encuentra en
el sobrenadante, de modo que los métodos de recuperación suelen ser
operaciones unitarias de centrifugación, filtración, evaporación a vacío y
precipitación de proteínas. Para concentrar las enzimas se emplean agentes
27 Ibid., p. 3.
26
orgánicos precipitantes como los alcoholes (etanol, metanol e isopropanol) y se
realiza una liofilización posterior28.
Las pectinasas son un conjunto de enzimas que hidrolizan la pectina, están
ampliamente distribuidas en la naturaleza y son producidas por vegetales, frutas y
microorganismos (hongos y bacterias). Estas enzimas presentan una extensa
aplicación en la industria alimentaría, siendo utilizadas principalmente en la
obtención de pulpas, jugos, vinos y cervezas.
Las pectinasas se clasifican en: enzimas desesterificantes (pectinesterasas),
enzimas despolimerizantes (hidrolasas y liasas) y protopectinasas29. Estas a su
vez se clasifican de acuerdo al tipo de sustrato y al punto de ataque, tal y como se
muestra en la figura 6.
Figura 6. Clasificación de las pectinasas
28 BYONG, Lee. Fundamentos de biotecnología de los alimentos. Zaragoza: Acribia, 2000. p. 324-325. 29 SORIANO, L., Margarita. Análisis de sistemas pectinolíticos bacterianos. Aislamiento y caracterización de las pectinasas PelA de Paenibacillus sp. BP-23 E YvpA de Bacillus subtilis. (Internet). Barcelona, 2004. Tesis Doctoral. Facultad de Biología, Departamento de Microbiología. Universidad de Barcelona. (Citado 20 Abril 2006). Disponible en Internet:<http://www.tdx.cesca.es /TESIS_UB/AVAILABLE/TDX-1013104-104645//TESIS_M_SORIANO.pdf>.
27
Desesterificantes. Las pectinesterasas o pectinmetilesterasas (PE) al hidrolizar
los enlaces ester metílico, liberan metanol y producen pectinas de bajo metoxilo
e incluso ácido poligalacturónico o pectato; son las mas abundantes e
importantes en las frutas, sobre todo en los cítricos.
Despolimerizantes. Se clasifican por el modo de ataque al esqueleto de acido
poligalacturonico, estos aspectos siguen los siguientes criterios: el mecanismo
químico de ruptura de los enlaces (hidrólisis o transeliminación), la naturaleza del
sustrato (pectina o acido poligalacturonico), el modo de corte del polimero (endo
o exo). Además pueden romper los enlaces glucosidicos α(1-4) entre los
monómeros de acido galacturónico de las pectinas (hidrólisis o transeliminación).
(ver cuadro 4).
El modo de acción de las enzimas endo, despolimerizan el interior de la cadena
al azar provocando una rápida despolimerización, reduciendo así la viscosidad
en gran medida y las exo actúan desde el principio de la cadena en el extremo
no reductor de manera que no reduce en gran manera la viscosidad
Cuadro 4. Enzimas que hidrolizan pectina o ácidos pécticos.
Enzima Sustrato Modo de acción Hidrolasas Poligalacturonasa Endopolimetilgalacturonasa Endopoligalacturonasa
Pectina Ácidos pécticos
Endo Endo
Polimetilgalacturonasa Exopolimetilgalacturonasa Exopoligalacturonasa 1 Exopoligalacturonasa 2
Pectina Ácidos pécticos Ácidos pécticos
Exo Exo (enlace terminal) Exo (penúltimo enlace)
Liasas Pectinaliasa Endopolimetilgalacturonatoliasa Exopolimetilgalacturonatoliasa
Pectina Pectina
Endo Exo
Pectatoliasa Endopoligalacturonatoliasa Exopoligalacturonatoliasa
Ácidos pécticos Ácidos pécticos
Endo Exo
Fuente: Soriano, 2004.
28
Las hidrolasas rompen los enlaces entre los monómeros de ácido galacturónico
por adición de agua. Son activas a pH ácido y pueden ser inhibidas por el ión
calcio. Se pueden dividir en dos grupos dependiendo del sustrato que hidroliza.
Las poligalacturonasas o pectato hidrolasas (PMG) degradan el ácido
poligalacturonico o pectato y las polimetilgalactunorasas o pectina hidrolasas que
degradan el polimero metilado o pectina, hidrolizando los enlaces glucosidicos.
Las liasas también llamadas transeliminasas rompen los enlaces glucosidicos
por un mecanismo de transeliminación formando un doble enlace en los
carbonos 4 y 5. Son activas a pH alcalino (8-10) y requieren iones calcio para la
actividad enzimática. Se pueden dividir en dos grupos dependiendo el sustrato
que hidrolizan.
Las poligalacturonatoliasas o pectato liasas actúan sobre el ácido péctico y las
polimetilgalacturonato liasas o pectina liasas actúan sobre la pectina.
Protopectinasas. Son enzimas que solubilizan la protopectina. El tipo A degrada
el acido poligalacturonico de la protopectina y el tipo B degrada las cadenas de
polisacáridos que conectan el acido poligalacturonico con otros constituyentes de
la pared celular.
En algunos procesos de la industria de frutas (pulpas y zumos) y vinos se emplean
preparados concentrados de enzimas pectolíticas, ya que las enzimas endógenas
de la fruta no son suficientes para la degradación de la pectina. Estas enzimas se
obtiene por medio de la fermentación con microorganismos, especialmente
hongos del genero Aspergillius, en el cual se encuentra el A. niger, A. orizae, A.
foetidus y el A. wentil.
29
Las reacciones enzimáticas que llevan a cabo las pectinasas sobre las sustancias
pécticas se pueden ver en la figura 7 de forma mas detallada.
Figura 7. Esquema de la acción enzimática de las pectinasas.
Fuente: Soriano, 2004.
30
Las enzimas pectolíticas (endopoligalacturonasa o pectinesterasa), son
apropiadas para hacer más eficiente el proceso de obtención de pulpas
concentradas, presentando las siguientes ventajas30:
En el proceso de despulpado se obtiene un mejor rendimiento, evitando que
parte de la pulpa quede adherida en las semillas y la cáscara, además es
posible degradar las fibrillas de la fruta, lo cual reduce notablemente las
perdidas y se obtiene una pulpa de textura mas uniforme.
Reduce la viscosidad de las pulpas hasta en un 90%, lo cual evita la gelificación
en el proceso de evaporación, y ayuda a la transferencia de calor.
Aumenta los sólidos solubles (°Brix) en un 30%, reduciendo así el tiempo de
concentración y los costos del proceso en general.
30 JANSER, Elmar. Enzyme applications for tropical fruits and citrus. En: Processing Fruit. No.10/97. 1997. p.1-8.
31
2. METODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN En este capitulo se exponen los procedimientos necesarios para llevar a cabo las
diferentes etapas del trabajo experimental. En la primera parte se describen las
actividades para el aislamiento de la pectinasa y se determinan los parámetros de
aplicación como concentración, tiempo y temperatura en los que actúan la enzima
obtenida y dos enzimas comerciales en la pulpa de arazá. En la segunda parte se
determinan los procedimientos para la caracterización del arazá y por último se
presenta el proceso para la obtención de pulpa concentrada de arazá en donde se
realizan los cálculos de balance de materia, balance de energía y transferencia de
calor.
2.1 OBTENCIÓN DE LA ENZIMA PECTINASA. Para la obtención de la enzima se siguió la metodología propuesta por
Grevechova y Prieto, en su informe científico final titulado “Producción, purificación
y caracterización de la enzima Pectinasa aislada de Aspergillus niger y Aspergillus
foetidus”31. Teniendo como base la investigación anterior en el presente trabajo
de grado, se utilizó para la biosíntesis de la enzima el medio experimental E-4 y el
microorganismo Aspergillus niger, definidos como el medio y el microorganismo,
que favorece la mayor producción de enzimas pectinasas (pectinesterasa y
endopolimetilgalacturonasa). En el proceso de obtención de la enzima se
determinaron las actividades endopolimetilgalacturonasa (endo–PMG) y
pectinesterasa (PE), con el fin corroborar la producción de enzima durante la
fermentaciones.
31 GREBECHOVA, Renata y PRIETO, Lena. Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus niger y Aspergillus foetidus. Bogotá, 2005. Informe Científico técnico final. Departamento de Investigaciones. Universidad De La Salle. Facultad de Ingeniería de Alimentos. p. 21-30.
32
Para la obtención de la enzima fue necesario la construcción de un fermentador
experimental basado según el trabajo de grado de Miranda y Moreno32, y la
estructura del biofermentador BIO-FLO 110® (Ver foto 3) ubicado en el
Laboratorio de Biotecnología de la Universidad De La Salle. Para ello se utilizó un
recipiente de aluminio de 10 l con su respectiva tapa, dos microcompresores de
110V, 60Hz, 2,5W, con una presión de 0,012MPa y un flujo de aire de 1,6 l/minuto,
2m de manguera de látex de 1cm de diámetro, dos filtros de aire, un agitador
elaborado con un motor reductor de 300rpm, una varilla de acero inoxidable de
1cm de diámetro, 20cm de longitud y una lamina de acero inoxidable para el
agitador del fermentador experimental, esté fermentador se observa en la foto 4.
Los pasos a seguir para la obtención de la enzima fueron los siguientes:
Foto 3. Biofermentador BIO-FLO 110®.
32 MIRANDA O., Sandra y MORENO, Natalia. Extracción de la enzima amilasa fúngica a partir del Aspergillus oryzae para aplicarla en harina de procesos de panificación. Bogota, 2005. Trabajo de grado (Ingeniera de Alimentos). Universidad De La Salle. Facultad de Ingeniería de Alimentos.
33
Foto 4. Biofermentador Experimental.
Activación de la cepa por choque térmico. Se elaboró una solución de sales
minerales con 0,85g de NaCl, 0,02g de CaCl2 y 0,05g de MgCl2; se procedió a
aforar a 100ml, para luego agregarla a un tubo de ensayo 10ml y esterilizar en
autoclave a 121ºC por 15 minutos, dejando enfriar hasta 30ºC. Con asa
bacteriológica estéril se dispersaron las conidias en la solución salina estéril y se
calentaron a 95ºC durante 2 minutos, luego se enfrió rápidamente hasta 30ºC y se
sembraron las conidias en cajas petri con agar Saboraud (OXOID) estéril; Se
incubó en una incubadora marca BINDER® por 5 días a 28ºC. (ver foto 5).
Foto 5. Incubadora BINDER®.
34
Resiembra de la cepa. Se resembraron las conidias de los hongos en agar
Saboraud (OXOID) con inductor (pectina cítrica 1%), con asa bacteriana recta por
punción en centro de siembra masiva y se incubó durante 92 horas a una
temperatura de 28ºC.
Preparación del medio de cultivo. El medio de cultivo E-4, está compuesto
según lo indicado el cuadro 5.
Cuadro 5. Composición del medio de cultivo E-4.
Producto % Pectina Cítrica 2,000
Salvado de trigo 1,000
Caseína 1,000
Sulfato Amonio 1,000
Extracto de Levadura 0,500
Fosfato potásico 0,200
Twen – 80 0,100
Cloruro de potasio (KCl) 0,050
Sulfato de magnesio (MgSO4) 0,001
Cloruro de cobalto (CoCl2) 0,001
Fuente: Grebechova y Prieto, 2005.
Fermentación. Inicialmente se prepararon 2100ml de medio cultivo E-4 y se vertió
en 3 frascos de vidrio de 1.000ml en proporciones iguales, se esterilizo a 121ºC
por 15 minutos a 15psi y se dejo enfriar a 30ºC. Se inocularon los frascos con una
suspensión de conidias (proveniente del hongo resembrado Aspergillus niger) en
agua destilada con Tween-80 (0,01%) y se incubó a 30ºC por 96 horas a 180rpm
en el agitador orbital HEIDOLPH® mostrado en la foto 6. Posteriormente se
preparó 4900ml de medio de Cultivo E-4, y se agrego en el fermentador
experimental previamente esterilizado, más el contenido del inóculo anteriormente
35
preparado. Se incubó durante 96 horas por 28-30ºC, con una agitación de 200rpm,
y un pH inicial de 4 - 4,5 el cual se ajusto con NaOH 0,1 N o HCl 0,1 N.
Foto 6. Agitador orbital HEIDOLPH®
Clarificación. El medio de cultivo fermentado se filtro para retirar la biomasa y se
procedió a centrifugar el líquido obtenido a 3000rpm durante 20 minutos
(Centrifuga SANYO CENTAUR 2®, ver foto 7), y se filtró en papel filtro, para
obtener una clarificación completa. De este medio de cultivo clarificado se
obtienen muestras para determinar la actividad endo-polimetigalacturonasa y la
actividad pectinesterasa, explicadas en el numeral 2.1.1.
Foto 7. Centrifuga SANYO CENTAUR 2®.
36
Purificación de las enzimas pectinasas. Se preparó una solución madre de
cloruro de calcio (CaCl2·2H2O) al 30% (P/V) y fosfato acido de sodio
(Na2HPO4·12H2O) al 27 % (P/V) formando fosfato de calcio (CaHPO4), el cual
absorbe bajo ciertas condiciones proteínas contaminantes, dejando las enzimas
pectoliticas de interés en solución. Se adicionó esta solución hasta lograr una
concentración final del 5% (P/V) de CaCl2·2H2O y de 4,5% (P/V) de
Na2HPO4·12H2O, para luego ajustar el pH a 4,5 con HCl 0,1 N. Se Agitó por 1 hora
en un agitador magnético HEIDOLPH®, (ver foto 8) a temperatura ambiente, por 2
horas en refrigeración y se incubo en refrigeración durante 12 horas. Para separar
el gel fosfato de calcio se centrifugo a 2000rpm durante 15 minutos y se recuperó
el líquido sobrenadante.
Foto 8. Agitador magnético HEIDOLPH®
Concentración de las enzimas pectinasas. Al volumen de líquido purificado se
adicionó lentamente y con agitación constante etanol al 96% a 4ºC, en relación
3:1, con el fin de precipitar la enzima pectinasa y se incubo durante 12 horas a
4ºC. Para recuperar el precipitado se centrifugo a 2000rpm durante 15 minutos,
posteriormente se filtró y el precipitado se le adicionó etanol dos veces. Por ultimo
este precipitado es liofilizado en el liofilizador LABCONCO®, el equipo utilizado se
37
observa en la foto 9, ubicado en el Laboratorio de Biotecnología de la Universidad
De La Salle, Sede Floresta.
Foto 9. Liofilizador LABCONCO®.
2.1.1 Determinación de la actividad de la enzima endo-polimetilgalacturonasa (endo-PMG). La determinación de la actividad endo-PMG se realizó para el caldo
de cultivo fermentado y filtrado; y para la enzima liofilizada, utilizando una solución
de 2g de enzima liofilizada en 100ml de agua destilada∗.
Esta determinación se siguió por la técnica propuesta por Mill y Tuttobello, la cual
se presenta a continuación33 y se basa en la medición de la reducción de
viscosidad de una solución de pectina en un viscosímetro de vidrio GIILMONT.
Se prepara una solución de pectina al 2% de la cual se toman 10ml, se agregan
2ml buffer de acetato pH 4,5 y se adicionan 5 ml de caldo de cultivo fermentado o
5ml de la solución de enzima liofilizada. Se incubo a 35°C por 30 minutos, y a
∗ Recomendado por la Doctora Renata Grebechova. Investigadora del área de Biotecnología de la Universidad De La Salle. 33 GREBECHOVA, Renata. Op. Cit., p. 31.
38
continuación la enzima se inactivo en un baño Maria marca MEMMERT® (ver foto
10), a ebullición por 5 minutos. Se dejo enfriar y se determinó el tiempo de caída
de la solución en el viscosímetro.
El porcentaje de cambio de viscosidad se calculó de acuerdo con la ecuación:
CV% = (Vo – Vm / Vo – Vs) *100
En donde, CV% es el cambio de viscosidad en porcentaje, Vo tiempo de flujo del
blanco de reactivos en segundos, Vm es el tiempo de flujo de la mezcla de
reacción, en segundos y Vs corresponde al tiempo de flujo del blanco de enzima,
en segundos. La unidad de activación enzimática (U–PMG) se define como la
cantidad de enzima capaz de reducir en un 50% la viscosidad bajo las condiciones
del ensayo.
Foto 10. Baño de Maria MEMMERT®.
39
2.1.2 Determinación de la actividad pectinesterasa (PE). Se utilizó la técnica
Gracheva para la determinación de la actividad de enzima pectinesterasa (PE)34.
Esta técnica se basa en la hidrólisis de una solución de pectina por la enzima, con
la posterior determinación cuantitativa de los grupos carboxilos, los que se liberan
al final de la hidrólisis. La actividad de la pectinesterasa se caracteriza por la
capacidad de formar alcohol metílico y los grupos carboxilos libres.
La unidad de actividad de pectinesterasa (U-PE) se considera tal cantidad de
enzima que cataliza la hidrólisis de un microequivalente de los enlaces éter dentro
de la molécula de pectina en 1 minuto y a la temperatura de 30°C, esta actividad
de unidades de enzima se expresan en un gramo del preparado enzimático o en
un mililitro del caldo crudo. La actividad de pectinesterasa se calcula según la
formula:
PE = 100 (E – C) * 100/ t * C*m
En donde, PE es la actividad pectinesterasa, 100 es la cantidad de enlaces éter
hidrolizado que corresponde a 1 ml NaOH 0,1N miliequivalente, E pertenece a los
ml de NaOH 0.1N, prueba de control, 100 es el grado de esterificación de pectina
como etanol, t corresponde al tiempo de hidrólisis, 60 minutos, C es el grado de
esterificación de pectina cítrica en prueba, 80% y m es la cantidad de enzima a ml
o mg, (como factor de dilución).
2.2 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRATAMIENTO ENZIMÁTICO EN LA PULPA DE ARAZÁ.
Para determinar las concentraciones de las enzimas comerciales, la temperatura y
el tiempo de pectólisis, se considero la información de las fichas técnicas de cada
34 GRACHEVA, J. Tecnología de enzimas. Moscú: Elevar, 1982. p. 512.
40
una de las enzimas comerciales (ver anexo A), donde recomiendan aplicar la
enzima en frutas con pH de 3 a 5, con dosis de 30ppm a 150ppm, temperaturas de
tratamiento enzimático entre 10ºC a 50ºC, y tiempos de pectólisis de 60 minutos a
120 minutos.
En la determinación de las cantidades de enzima pectinasa obtenida a utilizar se
realizó un ensayo preliminar en donde se aplicaban diferentes concentraciones de
enzima pectinasa obtenida en la pulpa de arazá expuesta a los tiempos y
temperaturas de pectólisis recomendados en las fichas técnicas de las enzimas
comerciales, se eligieron las concentraciones en donde la pulpa presentó cambio
de viscosidad, frente a la pulpa natural.
Para seleccionar los parámetros del tratamiento enzimático se tomaron muestras
de 90g de pulpa de arazá a las cuales se les adicionó tres concentraciones
diferentes de la enzimas PECTINEX® ULTRA SP-L, RAPIDASE® C80MAX, y la
enzima aislada experimentalmente; cada una de las muestras se incubaron a
temperatura de 20ºC, 35ºC y 50ºC durante una y dos horas respectivamente. La
pulpa sin enzima se utilizó como blanco, con el fin de comparar la influencia de los
tratamientos enzimáticos.
Para las enzimas comerciales se adicionaron concentraciones de 150pmm,
90pmm y 30pmm y la enzima que presento mejor actividad enzimática se
selecciono para realizar el tratamiento enzimático en el proceso de obtención de
pulpa de arazá concentrada al vacío. La enzima pectinasa obtenida se empleó en
concentraciones de 50ppm, 38pmm y 23pmm y el ensayo que presentó mejor
actividad enzimática se selecciono para realizar el tratamiento enzimático en el
proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada al vacío. Cada ensayo se
realizó por triplicado. Las concentraciones de enzima utilizadas son diferentes
entre las enzimas comerciales y la enzima obtenida, debido a que las enzimas
41
comerciales son diluidas y la enzima obtenida fue sometida a un proceso de
concentración.
Con el fin de seleccionar la concentración de enzima a utilizar, la temperatura de
incubación y el tiempo de pectólisis en que actúa la enzima sobre la pulpa de
arazá; se evaluó el aumento de sólidos solubles de la pulpa por método
refractométrico y la reducción de viscosidad utilizando el viscosímetro de bola (Ver
foto 11) ubicado en los Laboratorios de Química de la Universidad De La Salle,
Sede Centro. Para la determinación del valor de la viscosidad (µ) se empleó la
ecuación de Stokes:
µ = [2g (ρe – ρf) R2] / 9Vt
En donde Vt es la velocidad (m/s), para calcular la velocidad se divide la distancia
que recorre la esfera en el tiempo en que tarda en pasar los dos aforos; ρe es la
densidad de la esfera, ρf es la densidad del la pulpa en (g/cm3), R es el radio de
la esfera en (cm)35.
Foto 11. Viscosímetro de bola.
35 GARCÍA, Ángel. Curso Interactivo de Física en Internet. Formula de Stokes. (Internet). Universidad del País Vasco: 1998. (Citado 17 Julio 2006). Disponible en Internet: <http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/ stokes/stokes.html>.
42
En la evaluación del mejor tratamiento enzimático se aplico un diseño
experimental de análisis de varianza aleatorizado de una vía, con igual número de
repeticiones, a una confiabilidad del 95%. Los resultados se corrieron en el
programa Statistix 8.1. La estructura del diseño experimental se estableció así:
Problema. La evaluación del mejor tratamiento enzimático que disminuya la
viscosidad de la pulpa de arazá.
Hipótesis nula (Ho). No hay diferencias significativas durante el tratamiento
enzimático de pulpa de arazá empleando diferentes temperaturas y
concentraciones de enzima pectinasa.
Hipótesis alterna. (Ha). Si hay diferencias significativas durante el tratamiento
enzimático de pulpa de arazá empleando diferentes temperaturas y
concentraciones de enzima pectinasa.
Variables independientes. Temperaturas de tratamiento enzimático (20°C,
35°C y 50°C), concentraciones de las enzimas comerciales (30ppm, 90ppm y
150ppm), concentraciones de la pectinasa obtenida (23ppm, 38ppm y 50ppm) y
los tiempo de pectólisis (60 minutos y 120 minutos).
Variable dependiente. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá.
En el cuadro 6 se muestra la matriz de la organización de los datos
experimentales para el posterior análisis estadístico.
Se utilizó el criterio de la F para aprobar o no la hipótesis nula. El programa
Statistix 8.1 arrojo las F calculadas (Fc) para cada uno de los tratamientos y por
tabla de puntos porcentuales de la distribución F se obtuvo la F tabulada (Ft), con
43
5% de error, 8 grados de libertad en el numerador (entre los tratamientos) y 18
grados de libertad (del error) en el denominador. Cuando Fc es > que el Ft hay
una diferencia significativa entre los tratamientos. Finalmente para establecer
estas diferencias entre los tratamientos enzimáticos a las tres temperaturas a
diferentes concentraciones, se aplico la prueba de Tukey para las veintisiete
repeticiones y nueve tratamientos con un 95% de confiabilidad y así poder decidir
sobre el mejor tratamiento enzimático.
Cuadro 6. Matriz de los datos para el diseño completamente aleatorizado con igual número de repeticiones para determinar el mejor tratamiento enzimático con respecto al cambio de viscosidad y sólidos solubles.
Temperatura (°C) 20ºC 35ºC 50ºC
Concentración de enzima (ppm)
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Viscosidad (cP)
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Sólidos solubles (ºBrix).
Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición Repetición
2.3 CARACTERIZACION DEL ARAZÁ. El fruto se adquirió en la Corporación de Abastos de Bogotá S.A. CORABASTOS,
en la productora y comercializadora de productos agropecuarios La Aurora,
quienes tienen un cultivo de arazá ubicado en los Llanos Orientales. El fruto
utilizado para los procesos es de subespecie sororia, en estado maduro. Las
características fisicoquímicas del arazá se hallaron con las metodologías
recopiladas en el cuadro 7, donde se encuentra el método, el material, los
reactivos y los equipos necesarios; el procedimiento de cada método se encuentra
en el anexo B.
44
Cuadro 7. Métodos fisicoquímicos para la caracterización de la pulpa de arazá. Método Material Reactivos Equipos
Humedad AOAC 22.018/84, 920.151/90
Capsula Espátula Pinzas
Ninguno Balanza Analítica Estufa de Vacío Desecador
Cenizas Residuo incineración por Incineración directa
Crisol de porcelana Micro espátula Pinzas
Ninguno Balanza analítica Horno mufla 600°C Desecador
Acidez AOAC 31.231/84, 942.15/90
Erlenmeyer 250ml Probeta 100ml Pipeta 10ml Bureta graduada de 25ml Pipeteador
Fenolftaleina Hidróxido de Sodio 0,1N Balanza analítica
pH AOAC 10.041/84
Beaker Espátula Solución tampón pH 4 Potenciómetro
Balanza analítica Densidad Gravimétrico
Picnómetro Espátula Ninguno Balanza analítica
Sólidos solubles AOAC 22.024/84, 932.12/90 Papel de arroz Ninguno Refractómetro
Azúcares Eynon Lane
Beaker 50ml Matraz aforado 100ml Pipetas 10ml Pipeteadores Beaker 400ml Pipeta 5ml aforada Pipeta 2ml aforada Pipeta 1ml aforada Pipetas 5ml Erlenmeyer 250ml Pinzas metálicas Agitador de vidrio Espátula
Acetato de plomo Oxalato de sodio 1% Acido clorhídrico concentrado Hidróxido de Sodio 30 – 40% Solución de Felhing A y B Azul de metileno 1% NaOH 30 – 40%
Balanza Analítica Estufa
Proteína Lowry
Tubo de ensayo 13 x 100 Micro pipetas 0,1 -1ml Gradilla Erlenmeyer de 125ml Pipeta aforada 1ml Pipeta 5ml Beaker 100ml Beaker 50ml Balón aforados 100ml Erlenmeyer 250ml
Solución de ovoalbúmina Na2CO3 NaOH 0,5N CuSO3.5H2O Tartrato de potasio Reactivo Fonil-Fenol 2N
Espectrofotómetro Balanza Analítica Vortex
Sólidos insolubles AOAC 22.020/84, 922.10/90
Capsula Beaker de 400ml Mechero y soporte Pesasustancias Papel filtro Wathman 4
Ninguno Balanza Analítica Estufa de vacío Desecador
Grasa Soxhtel
Matraz plano 250ml Beacker de 400ml
Éter dietílico Éter de petróleo
Balanza Analítica Dispositivo Soxhlet Cartucho extracción Perlas de ebullición Destilador Desecador
Viscosidad Viscosímetro de Bola
Beaker de 200ml Calibrador Bolas de plomo
Ninguno Viscosímetro de Bola Balanza Analítica Cronometro
Pectina Ruck
Capsula Papel filtro Wathman 4 Pesa sustancias Beaker de 800ml Matraz aforado de 500ml Papel filtro Wathman 49 Erlenmeyer de 500ml Probeta de 100ml Agitador de vidrio Pinzas
Acido acético 1N. Cloruro de calcio anhidro 1N. Nitrato de plata. Hidróxido de sodio. Papel indicador
Balanza analítica Estufa de vacío Desecador Mechero y soporte Estufa
45
2.4 OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACIO.
El proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada al vació, se llevó a cabo
en la Planta Piloto de Frutas y Verduras de la Universidad De La Salle, Sede La
Floresta. La obtención de la pulpa de arazá se realizó por triplicado, y después se
les aplicaron tratamientos enzimáticos (sin enzima, con enzima comercial
seleccionada y con enzima obtenida experimentalmente) con una concentración
de enzima, un tiempo y temperatura de operación, establecidos en el numeral 2.2.
La pulpa concentrada se obtuvo con la metodología que se muestra en la figura 8
y se describe a continuación:
Recepción. Da a conocer la cantidad de materia prima exacta que entrega el
proveedor y se evalúa la apariencia, textura, tamaño, color y forma de la fruta.
Selección. Las unidades que presentan daños físicos y biológicos graves son
descartadas; esta operación permite conocer el porcentaje de fruta no apta para
el proceso.
Clasificación. Los frutos con grado de madurez óptimo, caracterizados por su
color amarillo intenso son seleccionados para el proceso; los frutos verdes o
pintones se almacenan.
Lavado y desinfección. Se realiza por inmersión en una solución de agua
potable y Timsen® al 2%, con el fin de retirar los residuos sólidos y asegurar la
eliminación de agentes microbianos.
Adecuación del fruto. El fruto se trocea con el fin de disminuir el tamaño y
hacer más eficientes las etapas de escaldado y despulpado.
46
Figura 8. Diagrama de flujo para la obtención de pulpa de arazá concentrada.
RECEPCIÓNArazá
ADECUACIÓN DE LA FRUTA
DESPULPADO Cáscara y semillas
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
REFINADO
Pulpa
EVAPORACIÓN AL VACÍO
EMPAQUE
Pulpa de arazá concentrada
CHOQUE TÉRMICO
ALMACENAMIENTO
LAVADO Y DESINFECCIÓN
ESCALDADO70 ºC
TRATAMIENTOENZIMÁTICO
PASTEURIZACIÓN 80ºC x 15 min.
Agua+TimsenPor 15 minutos
Agua caliente
Frutos verdesFrutos con daños físicos y Biológicos
Arazá maduro
Arazá troceado
Arazá escaldado
Fibrillas
Pulpa refinada
Vapor (caldera) Condensado (vapor-caldera)
Pulpa concentrada
Bolsas de polietileno
Arazá lavado y desinfectado
Agua de la fruta
Residuos
Condensado del vapor evaporado por el producto
Agua de enfriamiento del condensador
Enzima
Pulpa + enzima
Arazá
Agua+Timsen
Agua fría Agua fríaAgua caliente
Pulpa concentrada
Pulpa concentrada
Pulpa concentrada
Agua caliente Agua caliente
Agua fría Agua
47
Escaldado. Consiste en someter la fruta a un calentamiento corto y posterior
enfriamiento. El escaldado se realiza por inmersión de las frutas en una marmita
como se observa en la foto 12, con agua caliente a presión atmosférica. Cuando
la mezcla alcanza 70ºC se suspende el calentamiento y se efectúa el choque
térmico. El escaldado se realiza con el fin de ablandar la fruta, reducir el número
de microorganismos contaminantes presentes en la superficie; contribuyendo así
a un efecto conservador de las operaciones subsiguientes y para inactivar
enzimas que producen cambios indeseables de apariencia, color, aroma, y sabor
en la pulpa durante el almacenamiento.
Foto 12. Marmita.
48
Despulpado. La pulpa se separa de la semilla y la cáscara, por medio de una
despulpadora, observar foto 13, marca JAVAR®, utilizando un tamiz de diámetro
2mm.
Foto 13. Despulpadora JAVAR®
Refinado. La pulpa se repasa por la despulpadora utilizando una malla o tamiz
de diámetro más pequeño; en este caso se utilizó un tamiz con diámetro 1mm.
Tratamiento enzimático. Esta operación se realiza con el fin de degradar las
pectinas solubles e insolubles, así como los polisacáridos que producen turbidez.
Se realizaron tres diferentes aplicaciones a la pulpa de arazá con la enzima
comercial seleccionada y la enzima pectinasa obtenida. Para establecer las
diferencias se preparó un blanco donde la pulpa no es sometida a ningún
tratamiento enzimático. En esta etapa hay que tener en cuenta los parámetros
49
como concentración de la enzima, tiempo de pectólisis y la temperatura de
incubación.
Concentración. Este proceso se realizó en un evaporador al vacío
JJ INDUSTRIAL®, el cual se muestra en la foto 14, con el propósito de disminuir
la cantidad de agua y aumentar los sólidos solubles y totales de la pulpa de
arazá. Se hicieron pruebas preliminares con el fin de conocer el funcionamiento
del equipo, la capacidad mínima del evaporador, las variables de operación
como presión de vacío dentro del evaporador, presión de entrada de vapor
procedente de la caldera, revoluciones del agitador, tiempo y temperatura de
concentración y los sólidos solubles finales del producto.
Foto 14. Evaporador al vacío JJ INDUSTRIAL®
Se llevaron a cabo ensayos por triplicado para la obtención de la pulpa
concentrada, en los que se realizaron pruebas con tres tratamientos enzimáticos
50
distintos: sin enzima, con la enzima comercial seleccionada y con la enzima
pectinasa obtenida experimentalmente. Los rendimientos, eficiencia, efectividad
de la etapa e influencia que tiene la pectinasa en las pulpas, se determinaron por
medio de cálculos de balance de materia y energía, y de transferencia de calor,
utilizando las ecuaciones mostradas en el numeral 1.3.2.
Empacado. Se realiza en caliente en frascos de vidrio y bolsas de polietileno.
Pasteurización. Consiste en someter la pulpa empacada a un calentamiento por
inmersión a 80ºC por 15 minutos. Se realiza para inactivar la pectinasa y
garantizar la calidad microbiológica del producto terminado.
Choque Térmico. Se realiza mediante la inmersión del producto en agua fría,
para evitar que el producto pierda textura y sea atacado por microorganismo
termófilos.
Almacenamiento. El producto se coloca en condiciones de congelación.
2.5 CARACTERIZACIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO.
La caracterización fisicoquímica del arazá se determino según la metodología
mencionada en el cuadro 8. Cada método se encuentra descrito en el anexo B.
La determinación de la viscosidad se realizo en el Viscosímetro de Brookfield
ubicado en la Planta Piloto de Lácteos de la Universidad INCCA de Colombia, esta
practica fue dirigida por el Ing. Jorge Castañeda director de carrera de la Facultad
de Ingeniería de Alimentos de esta misma universidad. Se utilizo el usillo Nº6,
especial para fluidos viscosos y la velocidad fue de 5rpm ya que a esta velocidad
la lectura presenta menos oscilaciones y por consiguiente menos error.
51
Cuadro 8. Métodos fisicoquímicos para la caracterización de pulpa de arazá
concentrada al vacío.
Método Material Reactivos Equipos Humedad AOAC 22.018/84, 920.151/90
Capsula Espátula Pinzas
Ninguno Balanza Analítica Estufa de Vacío Desecador
Cenizas Residuo incineración por Incineración directa
Crisol de porcelana Micro espátula Pinzas
Ninguno Balanza analítica Horno mufla 600°C Desecador
Acidez AOAC 31.231/84, 942.15/90
Erlenmeyer 250ml Probeta 100ml Pipeta 10ml Bureta Pipeteador
Fenolftaleina Hidróxido de Sodio 0,1N Ninguno
pH AOAC 10.041/84
Beaker Espátula Ninguno Potenciómetro
Densidad Gravimétrico
Picnómetro Espátula Beaker 100ml
Ninguno Ninguno
Sólidos solubles AOAC 22.024/84, 932.12/90 Papel de arroz Ninguno Refractómetro
Azúcares Eynon Lane
Beaker 50 Mª Matraz aforado 100ml Pipeta 10ml y 5ml Pipeteadores Beaker 400ml Pipeta 5ml, 2ml y 1ml aforada Erlenmeyer 250ml Pinzas metálicas Agitador de vidrio
Acetato de plomo Oxalato de sodio 1% Acido clorhídrico concentrado Hidróxido de Sodio 30 – 40% Solución de Felhing A y B Azul de metileno 1% NaOH 30 – 40%
Balanza Analítica Estufa
Proteína Lowry
Tubo de ensayo 13 x 100 Micro pipetas 0,1 -1ml Gradilla Erlenmeyer de 125ml Pipeta aforada 1ml Pipeta 5ml Beaker 100ml Beaker 50ml Balón aforados 100ml Erlenmeyer 250ml
Solución de ovoalbúmina Na2CO3 NaOH 0,5N CuSO3.5H2O Tartrato de potasio Ninguno
Espectrofotómetro Balanza Analítica Vortex
Sólidos insolubles AOAC 22.020/84, 922.10/90
Capsula Beaker de 400ml Papel filtro Wathman 4
Ninguno Balanza Analítica Estufa de vacío Desecador
Grasa Soxhtel
Matraz plano 250ml Beaker de 400ml
Éter dietílico Éter de petróleo
Balanza Analítica Dispositivo Soxhlet Cartucho extracción Perlas de ebullición Destilador Desecador
Viscosidad Viscosímetro de Brookfield
Beaker de 200ml Usillo Nº6 (Fluidos viscosos) 5rpm
Ninguno Viscosímetro de Brookfield
52
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACIÓN. 3.1 OBTENCIÓN DE ENZIMA PECTINASA. Para obtener la enzima pectinasa por medio de la fermentación del cultivo
sumergido, se empleó un inóculo de esporas de Aspergillus niger. El hongo se
sembró en agar sabouraud, y se hizo un control visual después de 98 horas de
incubación a una temperatura de 28ºC, donde se observó el crecimiento de
filamentos color negro, con colonias algodonosas característico de este
microorganismo como se observa en la foto 15.
Foto 15. Crecimiento de hongo Aspergillus niger.
Finalizada la fermentación el medio de cultivo se clarificó y se tomó una muestra
para determinar la actividad endo-PMG y PE como se indica en el numeral 2.1.1 y
2.1.2 La enzima pectinasa presento valores de 99,15 unidades/ml de actividad
endo-PMG y 1,03 unidades/ml para la actividad PE. Los anteriores datos
permitieron observar que hubo producción de enzimas pectinasas y se procedió
con la purificación y concentración.
A la enzima pectinasa obtenida liofilizada se le determinó la actividad endo-PMG y
PE utilizando una solución de 2g de enzima en 100ml de agua destilada, en donde
se obtuvieron valores de 97,005 unidades/ml de actividad endo-PMG y 1,12
unidades/ml para la actividad PE, los cálculos para determinar estas actividades
53
se muestran en el anexo C. Los valores de las actividades de endo-PMG y PE de
la enzima pectinasa obtenida son similares a los reportados por Grevechova y
Prieto, lo que indica que hubo buena producción de enzima y se puede emplear en
el tratamiento enzimático de la pulpa de arazá. 3.2 CARACTERIZACIÓN DEL ARAZÁ.
El fruto de arazá presenta valores de dureza entre 0,44kg a 1,61kg en el fruto
maduro, y en el fruto verde 3,8kg y 6kg, medidos con el penetrómetro, el diámetro
del fruto es de 5cm a 12cm y con pesos entre 59,6g a 350,5g (Ver foto 16).
El fruto utilizado para el proceso se encontraba en estado maduro, caracterizado
por su forma redondeada, con una cáscara de color amarillo verdoso claro a
amarillo intenso.
Foto 16. Arazá en diferentes grados de maduración.
54
La pulpa es de color amarillo, de consistencia blanda, con presencia de fibrillas, se
caracteriza por ser muy aromática y ácida. La cavidad interior del fruto esta
ocupada por un número de 2 a 10 semillas de 1cm a 2cm de longitud.
Las características fisicoquímicas de la pulpa del arazá se determinaron siguiendo
la metodología propuesta en el numeral 2.3, los resultados se muestran en el
cuadro 9. Los valores experimentales de fibra, pectina, cenizas pH y acidez son
muy cercanos a los reportados por la literatura. En cuanto a los valores de
humedad, sólidos totales, proteína, grasa, azúcares reductores y no reductores
varían mucho con respecto a los teóricos. Estos valores cambian debido a que las
características fisicoquímicas son influenciadas por la subespecie, los tratamientos
de cultivo, condiciones de cultivo (temperatura, precipitación, luz, humedad, tipo
de suelo), condiciones de cosecha y poscosecha.
Cuadro 9. Características fisicoquímicas de la pulpa de arazá.
Característica Unidades Valores experimentales
Valores Teóricos*
Humedad g/100g 96,863 90,000 Sólidos Totales g/100g 3,137 10,000 Sólidos insolubles en agua g/100g 1,359 Sólidos solubles ºBrix 3,9 4,0 Proteína g/100g 0,455 1,000 Grasa g/100g 0,031 0,300 Fibra g/100g 0,630 0,60 Pectina g/100g 3,4 3,7 Azúcares Totales % glucosa 2,001 Azúcares reductores % glucosa 0,919 0,300 Azúcares no reductores % sacarosa 1,028 0,540 Cenizas (g/100g) g/100g 0,384 0,300 Ph - 2,62 2,50 Acidez % ác. cítrico 1,897 2,02 Viscosidad cP 44.000
*Fuente: Nacimiento, 1999., Barrero, 1994.
55
3.3 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRATAMIENTO ENZIMÁTICO.
La determinación del mejor tratamiento enzimático siguió la metodología descrita
en el numeral 2.2. En el ensayo preliminar se aplicaron 150ppm de las enzimas
comerciales directamente al fruto después de escaldarlo, con el fin de obtener
mejores rendimientos en el despulpado, esta aplicación afecta notoriamente la
textura de la pulpa poniéndola grumosa y dificultando el proceso de medición de la
viscosidad, por lo anterior se decidió que para determinar los parámetros del
tratamiento enzimático, la enzima debe aplicarse directamente a la pulpa refinada.
Finalizado cada tratamiento enzimático se determinaron los porcentajes de sólidos
solubles y viscosidades de cada una de las muestras, con el fin de observar como
actuó la enzima pectinasa en la pulpa de arazá.
3.3.1 Comportamiento de la pulpa sin tratamiento enzimático. Se prepararon
seis muestras de pulpa sin enzima (blanco), las cuales fueron incubadas a
temperaturas de 20ºC, 35ºC y 50ºC, durante tiempos de 60 minutos y 120
minutos. Los datos que se observan a continuación en el cuadro 10, indican que la
viscosidad de la pulpa disminuye al aumentar la temperatura de incubación y
tiempo de pectólisis, mientras que los sólidos solubles se mantiene estables
56
Cuadro 10. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa sin tratamiento enzimático. Tiempo de pectólisis (minutos) Temperatura (°C) 20 35 50
44.558 44.180 43.804 46.585 46.189 43.840 Viscosidad (cP) 45.561 45.174 43.780
4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
60
Sólidos solubles (ºBrix) 4,0 4,0 4,0
44.161 43.786 42.758 46.170 43.822 42.108 Viscosidad (cP) 45.243 43.846 43.572
4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
120
Sólidos solubles (ºBrix) 4,0 4,0 4,0
3.3.2 Determinación de la enzima comercial que presento mayor actividad enzimática. Se prepararon 36 muestras de 90g de pulpa refinada de arazá, todas
con pH promedio de 2,68, pH favorable para la actividad enzimática. Cada una de
las muestras fueron tratadas con diferentes concentraciones de enzimas
comerciales, tiempo de pectólisis y temperatura de incubación, como se indica en
el numeral 2.2. Los valores obtenidos de sólidos solubles y viscosidad de cada
uno de los tratamientos se organizaron según el arreglo del diseño experimental
aleatorizado con igual número de repeticiones, los cuales se muestran a
continuación en el cuadro 11 y 12.
Cuadro 11. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con PECTINEX® ULTRA SP-L.
Tiempo de pectólisis (minutos)
Temperatura (°C) 20 35 50
Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
11.514 7.277 6.025 10.540 6.649 5.608 8.117 6.791 4.775 11.669 7.218 6.172 10.694 6.519 5.823 8.058 6.801 4.712 Viscosidad (cP) 11.779 7.407 6.018 10.667 6.780 5.809 8.108 6.645 4.839
4,8 4,9 4,8 4,8 4,9 5,0 4,9 5,0 4,8 4,8 4,9 4,8 4,8 4,9 5,0 4,9 5,0 4,8
60
Sólidos solubles (ºBrix) 4,8 4,9 4,8 4,8 4,9 5,0 4,9 5,0 4,8
11.100 7.072 5.753 9.223 6.447 5.475 7.143 5.889 4.502 11.046 6.874 5.831 8.819 7.012 5.205 7.383 6.175 4.577 Viscosidad (cP) 11.018 7.064 6.093 8.935 6.232 5.261 7.967 6.367 4.704
4,2 4,4 4,8 4,2 4,9 5,0 4,5 4,8 4,8 4,2 4,4 4,8 4,2 4,9 5,0 4,5 4,8 4,8
120
Sólidos solubles (ºBrix) 4,2 4,4 4,8 4,2 4,9 5,0 4,5 4,8 4,8
57
Cuadro 12. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con RAPIDASE® C80MAX.
Tiempo de pectólisis (minutos)
Temperatura (°C) 20 35 50
Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
7.352 5.827 5.479 6.372 5.580 4.919 6.185 5.823 4.8507.640 5.905 5.348 6.450 5.519 4.995 6.263 5.554 4.857Viscosidad (cP) 7.343 5.890 5.265 6.295 5.573 5.190 6.456 5.540 5.121
4,2 4,9 4,8 4,2 5,0 5,0 4,9 5,0 4,8 4,2 4,9 4,8 4,2 5,0 5,0 4,9 5,0 4,8
60
Sólidos solubles (ºBrix)
4,2 4,9 4,8 4,2 5,0 5,0 4,9 5,0 4,8 6.866 5.476 5.337 6.183 5.485 4.859 6.040 5.201 4.4336.042 5.553 5.205 6.261 5.492 4.936 5.840 5.486 4.509Viscosidad (cP) 7.066 5.747 5.192 6.315 5.687 5.062 5.756 5.611 4.705
4,2 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0 4,2 4,6 5,2 4,2 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0 4,2 4,6 5,2
120
Sólidos solubles (ºBrix) 4,2 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0 4,2 4,6 5,2
Los valores obtenidos para los sólidos solubles no tienen mucha variación, ya que
se mantienen entre 4ºBrix y 5,2ºBrix, por lo anterior no es necesario realizar un
análisis estadístico ya que no hay variación significativa entre los datos, pero si se
emplean como apoyo para escoger el mejor tratamiento enzimático. A los valores
obtenidos de viscosidad se les aplicó el análisis de varianza de una sola vía
(ANOVA) con 95% de confiabilidad. En los cuadro 13, 14, 15 y 16, muestran un
resumen de la sumatoria, el promedio y el número de repeticiones de cada uno de
los experimentos.
Cuadro 13. Promedios y totales de viscosidad, utilizando PECTINEX® ULTRA SP-L con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
11.514 7.277 6.025 10.540 6.649 5.608 8.117 6.791 4.775 11.669 7.218 6.172 10.694 6.519 5.823 8.058 6.801 4.712 Viscosidad (cP) 11.779 7.407 6.018 10.667 6.780 5.809 8.108 6.645 4.839
Sumatoria 34.962 21.902 18.214 31.901 19.948 17.240 24.283 20.237 14.326 Promedio 11.654 7.301 6.071 10.634 6.649 5.747 8.094 6.746 4.775 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
58
Cuadro 14. Promedios y totales de viscosidad, utilizando PECTINEX® ULTRA SP-L con tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Temperatura (°C) 20 35 50 Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
11.100 7.072 5.753 9.223 6.447 5.475 7.143 5.889 4.502 11.046 6.874 5.831 8.819 7.012 5.205 7.383 6.175 4.577 Viscosidad (cP) 11.018 7.064 6.093 8.935 6.232 5.261 7.967 6.367 4.704
Sumatoria 33.163 21.010 17.677 26.977 19.691 15.942 22.493 18.432 13.784 Promedio 11.054 7.003 5.892 8.992 6.564 5.314 7.498 6.144 4.595 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Cuadro 15. Promedios y totales de viscosidad, utilizando. RAPIDASE® C80MAX con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Temperatura (°C) 20 35 50 Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
7.352 5.827 5.479 6.372 5.580 4.919 6.185 5.823 4.850 7.640 5.905 5.348 6.450 5.519 4.995 6.263 5.554 4.857 Viscosidad (cP) 7.343 5.890 5.265 6.295 5.573 5.190 6.456 5.540 5.121
Sumatoria 22.334 17.622 16.092 19.117 16.672 15.104 18.905 16.917 22.334 Promedio 7.445 5.874 5.364 6.372 5.557 5.035 6.302 5.639 7.445 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Cuadro 16 Promedios y totales de viscosidad, utilizando. RAPIDASE® C80MAX con tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Temperatura (°C) 20 35 50 Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
6.866 5.476 5.337 6.183 5.485 4.859 6.040 5.201 4.433 6.042 5.553 5.205 6.261 5.492 4.936 5.840 5.486 4.509 Viscosidad (cP) 7.066 5.747 5.192 6.315 5.687 5.062 5.756 5.611 4.705
Sumatoria 19.974 16.776 15.734 18.758 16.664 14.857 17.637 16.297 13.647 Promedio 6.658 5.592 5.245 6.253 5.555 4.952 5.879 5.432 4.549 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Para concluir acerca del mejor tratamiento enzimático con el ANOVA se plantean
las siguientes hipótesis para los dos tipos de enzimas comerciales a 60 minutos y
120 minutos de pectólisis, y se utilizó el criterio de la F para aprobar o rechazar las
hipótesis planteadas.
59
Hipótesis nula (Ho). Ho: μ1=μ2=μ3=μ4=μ5=μ6=μ7=μ8=μ9. No hay diferencias
significativas durante el tratamiento enzimático de pulpa de arazá empleando
diferentes temperaturas y concentraciones de enzima pectinasa comercial.
Hipótesis alterna. (Ha). Ha: μ1≠μ2≠μ3≠μ4≠μ5≠μ6≠μ7≠μ8≠μ9. Si hay diferencias
significativas durante el tratamiento enzimático de pulpa de arazá empleando
diferentes temperaturas y concentraciones de enzima pectinasa comercial.
El subíndice de cada hipótesis corresponde al orden de los tratamientos de los
cuadros 14 y 15, ejemplo μ1 corresponde al tratamiento realizado a temperatura de
20ºC con una concentración de 30ppm. En los cuadros 17, 18, 19 y 20 se
presentan los resultados arrojados por el programa Statistix 8.1 para cada uno de
los experimentos realizados. En el anexo D se encuentra las hojas de cálculo
proporcionadas por el programa Statistix 8.1.
Cuadro 17. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L, con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 1,238E+08 1,548E+07 1.629 2,51Dentro de tratamientos 18 171.137 9.507,63 Total 26 1,240E+08
Cuadro 18. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L, con tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 9,432E+07 1,178E+07 204 2,51Dentro de tratamientos 18 1.039.584 57.754,7 Total 26 9,536E+07
60
Cuadro 19. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX, con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 1,462E+07 1.827.726 120 2,51Dentro de tratamientos 18 274.643 15.258 Total 26 1,489E+07
Cuadro 20. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX, con tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 9.884.573 1.235.572 25,6 2,51 Dentro de tratamientos 18 867.443 48.191 Total 26 1,075E+07
Los anteriores resultados de las ANOVAS se resumen a continuación en el cuadro
21.
Cuadro 21. Resumen de resultados de F para la aprobación de Ho.
Tratamiento enzimático Fc Ft PECTINEX® ULTRA SP-L durante 60 minutos. 1.629 2,51
PECTINEX® ULTRA SP-L durante 120 minutos. 204 2,51
RAPIDASE® C80MAX durante 60 minutos. 120 2,51 RAPIDASE® C80MAX durante 120 minutos. 25,6 2,51
Los datos del cuadro 21 muestran que en todos los experimentos el Ft es menor
que Fc, con un 5% de error, 8 grados de libertad entre los tratamientos y 18
grados de libertad del error; indicando que se acepta la hipótesis alterna pues hay
diferencias altamente significativas entre los tratamientos. Para conocer cual o
cuales tratamientos enzimáticos presentan diferencias significativas se aplicó la
prueba de Tukey a cada uno de los experimentos, utilizando el programa Statistix
8.1. En el anexo D se encuentra la hoja de cálculo arrojada por el programa de la
prueba de Tukey.
61
Los resultados de la prueba de Tukey se evaluaron según las siguientes hipótesis
nulas donde se espera que no haya diferencias significativas en ninguna
temperatura de incubación y concentración de enzima pectinasa comercial
durante el tratamiento enzimático de la pulpa de arazá:
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
Se calcula la diferencia verdaderamente significativa DVS para cada uno de los
tratamientos enzimáticos con las pectinasas comerciales a los dos tiempos de
pectólisis, con un nivel de significancia de α=0,05. Si el DVS es mayor que la
diferencia de las medias entre los tratamientos se aceptan todas las hipótesis
nulas (Ho). Las hipótesis que no están resaltadas son rechazadas y se aceptan las
que están resaltadas. De las hipótesis rechazadas se eligieron en primer lugar los
tratamientos que presentan mayor porcentaje de sólidos solubles, de estos se
elige el que presente menor viscosidad.
Para el tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de
pectólisis de 60 minutos, los valores de las medias arrojadas de la prueba de
Tukey en el programa Statistix 8.1 fueron ordenados de menor a mayor de la
siguiente manera como se muestra en el cuadro 22.
62
Cuadro 22. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, para PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de pectólisis de 60 minutos
Media de los tratamientos
Valores de las medias de los tratamientos
Tratamientos Descripción de los tratamientos
μ 1. 4775.3 P150ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 50ºC μ 2 5746.7 P150ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 35ºC μ 3 6071.7 P150ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 20ºC μ 4 6745.7 P90ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 50ºC μ 5 6649.3 P90ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 35ºC μ 6 7300.7 P90ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 20ºC μ 7 8094.3 P30ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 50ºC μ 8 10634 P30ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 35ºC μ 9 11654 P30ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 20ºC
Calculando la DVS, se rechazan todas las hipótesis nulas que no están resaltadas
y se acepta la que esta resaltada.
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
Lo anterior indica que existen diferencias entre todos los tratamientos, excepto
entre el tratamiento enzimático con una concentración de 90ppm de enzima a
35ºC y el de concentración de 90ppm de enzima a 50ºC (μ4 = μ5). Entre los
tratamientos que muestran diferencias significativas, el que presentó aumento de
sólidos solubles en mayor proporción en la pulpa de arazá, fue donde se utilizó
una concentración de enzima PECTINEX® ULTRA SP-L a 150ppm con
temperatura de incubación de 50ºC.
63
Para el tratamiento enzimático con PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de
pectólisis de 120 minutos, los valores de las medias arrojadas de la prueba de
Tukey en el programa Statistix 8.1 fueron ordenados de menor a mayor como se
muestra en el cuadro 23.
Cuadro 23. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, para PECTINEX® ULTRA SP-L con un tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Media de los tratamientos
Valores de las medias de los tratamientos Tratamientos Descripción de los tratamientos
μ1. 4594.3 P150ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 50ºC μ2 5313.7 P150ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 35ºC μ3 5892.3 P150ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 150ppm a 20ºC μ4 6143.7 P90ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 50ºC μ5 6563.7 P90ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 35ºC μ6 7003.3 P90ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 90ppm a 20ºC μ7 7497.7 P30ppm50 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 50ºC μ8 8992.3 P30ppm35 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 35ºC μ9 11055 P30ppm20 PECTINEX® ULTRA SP-L 30ppm a 20ºC
Calculando la DVS se aceptan las hipótesis nulas que están resaltadas y se
rechazan todas que no están resaltadas. Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
La prueba de Tukey muestra que hay diferencias significativas entre las medias de
los tratamientos con subíndice 1, 8 y 9, mostrados en el cuadro 22. De los
anteriores tratamientos enzimáticos el que presentó mayor porcentaje de sólidos
solubles, es la pulpa de arazá a la que se le adiciona la enzima a una
concentración de 150ppm, con una temperatura de incubación de 50ºC y
proporciona una pulpa con 4,8ºBrix y una viscosidad de 4.595cP.
64
El tratamiento enzimático realizado a la pulpa de arazá durante 60 minutos de
pectólisis, con una concentración de enzima de 150ppm a 50ºC presentó 4,8ºBrix
y una viscosidad de 4.775cP, mientras que el tratamiento que se realizó durante
120 minutos con una concentración de 150ppm de enzima a 50ºC mostró 4,8ºBrix,
y una viscosidad de 4.595cP. De los anteriores tratamientos enzimáticos se elige
el segundo tratamiento, ya que presento una menor viscosidad, el porcentaje de
sólidos solubles no difiere en la elección, ya que el aumento de estos dos
tratamientos es igual.
Para el tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de
pectólisis de 60 minutos, las medias arrojadas de la prueba de Tukey en el
programa Statistix 8.1 fueron ordenadas de menor a mayor como se presenta en
el cuadro 24.
Cuadro 24. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, para RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Calculando la DVS se rechazan todas las hipótesis nulas que no están resaltadas
y se aceptan las que están resaltadas.
Media de los tratamientos
Valores de las medias de los tratamientos. Tratamientos Descripción de los tratamientos
μ1. 4942.7 R30ppm20 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 20ºC μ2 5034.7 R30ppm35 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 35ºC μ3 5364.0 R30ppm50 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 50ºC μ4 5557.3 R90ppm20 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 20ºC μ5 5639.0 R90ppm50 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 50ºC μ6 5874.0 R90ppm35 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 35ºC μ7 6301.3 R150ppm20 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 20ºC μ8 6372.3 R150ppm35 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 35ºC μ9 7445.0 R150ppm50 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 50ºC
65
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
Según la prueba de Tukey se puede observar que hay diferencias significativas
entre las medias de los tratamientos con subíndice 7, 8 y 9, con respecto a los
demás. De los anteriores tratamientos el que presentó un mayor porcentaje de
sólidos solubles fue la pulpa de arazá a la que se aplicó la enzima a una
concentración de 150ppm a 50ºC dando una pulpa con 4,8ºBrix.
Para el tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de
pectólisis de 120 minutos, las medias arrojadas de la prueba de Tukey en
el programa Statistix 8.1 fueron ordenadas de menor a mayor como se indica en el
cuadro 25.
Cuadro 25. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, para RAPIDASE® C80MAX con un tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Media de los tratamientos
Valores de las medias de los tratamientos
Tratamientos Descripción de los tratamientos
μ1. 4549.0 R30ppm50 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 50ºC μ2 4952.3 R30ppm35 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 35ºC μ3 5244.7 R30ppm20 RAPIDASE® C80MAX 30ppm a 20ºC μ4 5432.7 R90ppm50 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 50ºC μ5 5554.7 R90ppm35 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 35ºC μ6 5592.0 R90ppm20 RAPIDASE® C80MAX 90ppm a 20ºC μ7 5878.7 R150ppm50 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 50ºC μ8 6253.0 R150ppm35 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 35ºC μ9 6658.0 R150ppm20 RAPIDASE® C80MAX 150ppm a 20ºC
66
Calculando la DVS se rechazan todas las hipótesis nulas que no están resaltadas
y se aceptan las que están resaltadas.
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
De acuerdo a la prueba de Tukey hay diferencias significativas entre las medias de
los tratamientos con subíndice 6 y 7, en razón a los demás tratamientos. De los
anteriores tratamientos el que presentó un mayor porcentaje de sólidos solubles
fue la pulpa de arazá a la que se aplicó la enzima a 150ppm a 50ºC, dando así
una pulpa con 5,2ºBrix.
Del anterior análisis estadístico para los tratamientos aplicando la enzima
RAPIDASE® C80MAX en dos tiempos de pectólisis, se obtuvo que el mejor
tratamiento realizado durante 60 minutos fue utilizando la concentración de
150ppm de enzima a 50ºC con resultado de 4,8ºBrix y una viscosidad de 4.943cP,
el tratamiento realizado durante 120 minutos fue utilizando una concentración de
150ppm a 50ºC obteniendo 5,2ºBrix y una viscosidad de 4.705cP. De los
resultados obtenidos se elige el segundo tratamiento, ya que presentó el mayor
porcentaje de sólidos solubles y el menor valor de viscosidad.
De acuerdo a los anteriores análisis estadísticos se puede concluir que los
mejores tratamientos enzimáticos aplicando las enzimas comerciales en la pulpa
de arazá, fueron los que presentaron menor viscosidad y mayor porcentaje de
sólidos solubles, presentados a continuación en el cuadro 26.
67
Cuadro 26. Mejores tratamientos enzimáticos aplicando las enzimas comerciales en la pulpa de arazá.
ENZIMA CONCENTRACIÓN (ppm)
TEMPERATURA (ºC)
TIEMPO (Minutos)
VISCOSIDAD (cP)
SÓLIDOS SOLUBLES
(ºBrix) PECTINEX® ULTRA SP-L 150 50 120 4.595 4.8
RAPIDASE® C80MAX 150 50 120 4.549 5.2
Observando los resultados del cuadro 25, se concluye que la enzima PECTINEX®
ULTRA SP-L presenta valores de tiempo de pectólisis, temperatura de incubación
y concentración similares a los de la enzima RAPIDASE® C80MAX, aunque son
mas favorables los valores de viscosidad y sólidos solubles de la pulpa tratada con
RAPIDASE® C80MAX. Por lo anterior se estableció que para la obtención de
pulpa de arazá concentrada al vacío, se puede utilizar la enzima comercial
RAPIDASE® C80MAX a una concentración de 150ppm con un tiempo de
pectólisis de 120 minutos y temperatura de incubación de 50ºC.
3.3.3 Determinación del mejor tratamiento enzimático para la enzima pectinasa obtenida. Se realizó un ensayo preliminar donde se aplico la enzima
obtenida en diferentes concentraciones a la pulpa de arazá, con el fin de
determinar las concentraciones empleadas en el ensayo. Se escogieron las
concentraciones que presentaron un cambio notorio de viscosidad en comparación
a la viscosidad de la pulpa original.
Para la determinación del mejor tratamiento enzimático se prepararon 18 muestras
de 90g de pulpa refinada arazá, a las cuales se le adicionó concentraciones de
enzima obtenida de 23ppm, 38ppm y 50ppm respectivamente y se incubaron a
20ºC, 35ºC y 50ºC durante 60 minutos y 120 minutos de pectólisis.
68
Los valores obtenidos de sólidos solubles y viscosidad de cada uno de los
tratamientos se organizaron según el arreglo del diseño experimental aleatorizado
con igual número de repeticiones, los cuales se muestran a continuación en el
cuadro 27.
Cuadro 27. Viscosidad y sólidos solubles de la pulpa de arazá tratada con pectinasa obtenida.
Tiempo de pectólisis (minutos)
Temperatura (°C) 20 35 50
Concentración de enzima (ppm) 23 38 50 23 38 50 23 38 50
26.267 14.671 10.006 25.339 11.629 8.230 24.012 8.854 7.18026.859 14.414 10.090 25.721 11.437 8.283 24.323 9.213 7.086Viscosidad
(cP) 26.930 15.276 10.023 25.519 11.962 8.269 25.103 8.637 7.206
4,0 4,2 4,6 4,0 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0 4,0 4,2 4,6 4,0 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0
60
Sólidos solubles (ºBrix)
4,0 4,2 4,6 4,0 4,4 4,8 4,2 4,8 5,0 26.278 13.352 9.653 24.925 9.833 8.088 25.662 7.688 6.98826.939 13.440 9.623 24.890 10.194 7.975 23.538 7.629 6.901Viscosidad (cP) 26.387 13.475 9.674 25.037 10.030 8.058 22.508 7.264 6.814
4,2 4,2 4,6 4,2 4,4 4.6 4,2 4,8 5,2 4,2 4,2 4,6 4,2 4,4 4.6 4,2 4,8 5,2
120 Sólidos solubles (ºBrix)
4,2 4,2 4,6 4,2 4,4 4.6 4,2 4,8 5,2
Los valores obtenidos para los sólidos solubles no tienen mucha variación, ya que
están entre 4ºBrix y 5,2ºBrix, por lo anterior no es necesario realizar un el análisis
estadístico ya que no hay variación significativa entre los datos, pero si se
emplean como apoyo para escoger el mejor tratamiento enzimático. A los valores
obtenidos de viscosidad se les aplicó el análisis de varianza aleatorizado de una
sola vía (ANOVA) con 95% de confiabilidad.
En los cuadros 28 y 29, se muestra un resumen de la sumatoria, el promedio y el
número de repeticiones de cada uno de los experimentos.
69
Cuadro 28. Promedios y totales de viscosidad, utilizando pectinasa obtenida con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 23 38 50 23 38 50 23 38 50
26267 14671 10006 25339 11629 8230 24012 8854 7180 26859 14414 10090 25721 11437 8283 24323 9213 7086 Viscosidad (cP) 26930 15276 10023 25519 11962 8269 25103 8637 7206
Sumatoria 80.056 44.361 30.119 76.578 35.028 24.783 73.438 26.704 21.473 Promedio 26.685 14.787 10.040 25.526 11.676 8.261 24.479 8.901 7.158 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Cuadro 29. Promedios y totales de viscosidad, utilizando pectinasa obtenida con tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Temperatura (°C) 20 35 50 Concentración de enzima (ppm) 23 38 50 23 38 50 23 38 50
26.278 13.352 9.653 24.925 9.833 8.088 25.662 7.688 6.988 26.939 13.440 9.623 24.890 10.194 7.975 23.538 7.629 6.901 Viscosidad (cP) 26.387 13.475 9.674 25.037 10.030 8.058 22.508 7.264 6.814
Sumatoria 79.604 40.268 28.951 74.852 30.057 24.121 71.708 22.581 20.703 Promedio 26.535 13.423 9.650 24.951 10.019 8.040 23.903 7.527 6.901 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Para concluir acerca del mejor tratamiento enzimático con el ANOVA se plantean
las siguientes hipótesis para los tiempos de pectólisis de 60 minutos y 120
minutos, y se utilizó el criterio de la F para aprobar o rechazar las hipótesis
planteadas.
Hipótesis nula (Ho). Ho: μ1=μ2=μ3=μ4=μ5=μ6=μ7=μ8=μ9. No hay diferencias
significativas durante el tratamiento enzimático de pulpa de arazá empleando
diferentes temperaturas y concentraciones de enzima pectinasa obtenida.
Hipótesis alterna. (Hl). H1: μ1≠μ2≠μ3≠μ4≠μ5≠μ6≠μ7≠μ8≠μ9. Si hay diferencias
significativas durante el tratamiento enzimático de pulpa de arazá empleando
diferentes temperaturas y concentraciones de enzima pectinasa obtenida.
70
El subíndice de cada hipótesis corresponde al orden de los tratamientos de los
cuadros 28 y 29, ejemplo μ1 corresponde al tratamiento realizado a temperatura de
20ºC con una concentración de 23ppm. En los cuadros 30 y 31 se presentan los
resultados arrojados por el programa Statistix 8.1 para cada uno de los
experimentos realizados. En el anexo E se encuentra las hojas de cálculo
arrojadas por el programa Statistix 8.1.
Cuadro 30. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con pectinasa obtenida, con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 1.549E+09 1.936E+08 2068 2,51 Dentro de tratamientos 18 1685373 93631.8 Total 26 1.551E+09
Cuadro 31. Análisis de varianza completamente aleatorizado del tratamiento enzimático con pectinasa obtenida, con tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Fuente de Variación Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrado medio FC FT
Entre tratamientos 8 1.606E+09 2.007E+08 641 2,51 Dentro de tratamientos 18 5638465 313248 Total 26 1.612E+09
Los anteriores resultados se resumen a continuación en el cuadro 32.
Cuadro 32. Resumen de resultados de F para la aprobación de Ho.
Tratamiento enzimático Fc Ft Pectinasa obtenida durante 60 minutos 2068 2,51 Pectinasa obtenida durante 120 minutos 641 2,51
Los valores anteriores de Ft son menores que los de Fc, con un 5% de error, 8
grados de libertad entre los tratamientos y 18 grados de libertad del error,
mostrando que hay diferencias altamente significativas entre los tratamientos por
lo tanto se acepta la hipótesis alterna.
71
Para conocer cual o cuales tratamientos enzimáticos presentan diferencias
significativas se aplicó la prueba de Tukey a cada experimento, utilizando el
programa Statistix 8.1. En el anexo E se encuentra la hoja de cálculo arrojada por
el programa para la prueba de Tukey. Para evaluar los resultados de la prueba de
Tukey se plantean las siguientes hipótesis nulas donde se espera que no haya
diferencias significativas en ninguna temperatura y concentración de enzima
pectinasa durante el tratamiento enzimático de pulpa de arazá:
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
Se calcula la DVS para cada uno de los tratamientos enzimáticos con enzima
pectinasas obtenida a los dos tiempos, con un nivel de significancia de α=0,05. Si
la DVS es mayor que la diferencia de las medias entre los tratamientos se aceptan
todas las hipótesis nulas (Ho). Las hipótesis que no están resaltadas son
rechazadas y se aceptan las que están resaltadas. De las hipótesis rechazadas se
eligieron en primer lugar los tratamientos que presentan mayor porcentaje de
sólidos solubles, de estos se elige el que presente menor viscosidad.
Para el tratamiento enzimático con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de
60 minutos, los resultados de las medias arrojadas de la prueba de Tukey en el
programa Statistix 8.1 fueron ordenados de menor a mayor de la siguiente manera
como se muestra en el cuadro 33.
72
Cuadro 33. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de 60 minutos.
Media de los tratamientos
Valor de la media de los
tratamientos Tratamientos Descripción de los
tratamientos
μ1. 7157.3 O50ppm50 Enzima obtenida 50ppm a 50ºC μ2 8260.7 O50ppm35 Enzima obtenida 50ppm a 35ºC μ3 8901.3 O38ppm50 Enzima obtenida 38ppm a 50ºC μ4 10040 O50ppm20 Enzima obtenida 50ppm a 20ºC μ5 11676 O38ppm35 Enzima obtenida 38ppm a 35ºC μ6 14787 O38ppm20 Enzima obtenida 38ppm a 20ºC μ7 24479 O23ppm50 Enzima obtenida 23ppm a 50ºC μ8 25526 O23ppm35 Enzima obtenida 23ppm a 35ºC μ9 26685 O23ppm20 Enzima obtenida 23ppm a 20ºC
Calculando el DVS, se rechazan todas las hipótesis nulas que no están resaltadas
y se acepta la que esta resaltada.
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
Lo anterior indica que existen diferencias significativas entre todos los tratamientos
menos entre el tratamiento enzimático con 50ppm de enzima a 35ºC y el de
38ppm de enzima a 50ºC (μ2 = μ3). Entre los tratamientos que muestran diferencias
significativas, los tratamientos que presentaron aumento de sólidos solubles (ºBrix)
en mayor proporción fueron donde se utilizó la enzima en una concentración de
50ppm a 20ºC, 35ºC y 50ºC, y 38ppm a 50ºC, correspondientes a los tratamientos
con subíndice 6,8,9 y 7, cada tratamiento tuvo un aumento de sólidos solubles de
4,6,ºBrix, 4,8ºBrix, 5,0ºBrix y 4,8ºBrix respectivamente; de lo anterior se puede
elegir el tratamiento 9 por ser el tratamiento que presenta mayor valor de sólidos
solubles y menor valor de viscosidad el cual corresponde de 7.158cP frente a los
demás tratamientos; por lo tanto, se concluye que para el tratamiento con enzima
73
obtenida con un tiempo de 60 minutos de pectólisis se elige el tratamiento donde
se utiliza una concentración de 50ppm a una temperatura de incubación de 50ºC.
Para el tratamiento enzimático con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de
120 minutos, los resultados de las medias arrojadas de la prueba de Tukey en el
programa Statistix 8.1 fueron ordenados de menor a mayor de la siguiente manera
como se muestra en el cuadro 34.
Cuadro 34. Medias ordenadas de menor a mayor según prueba de Tukey, con enzima obtenida con un tiempo de pectólisis de 120 minutos.
Media de los tratamientos
Valor de la media de los
tratamientos Tratamientos Descripción de los
tratamientos
μ1. 5908.3 O50ppm50 Enzima obtenida 50ppm a 50ºC μ2 7527.0 O38ppm50 Enzima obtenida 38ppm a 35ºC μ3 8040.3 O50ppm35 Enzima obtenida 50ppm a 35ºC μ4 9650.0 O50ppm20 Enzima obtenida 50ppm a 20ºC μ5 10019 O38ppm35 Enzima obtenida 38ppm a 35ºC μ6 13422 O38ppm20 Enzima obtenida 38ppm a 20ºC μ7 23903 O23ppm50 Enzima obtenida 23ppm a 50ºC μ8 24951 O23ppm35 Enzima obtenida 23ppm a 35ºC μ9 26535 O23ppm20 Enzima obtenida 23ppm a 20ºC
Calculando la DVS, se rechazan todas las hipótesis nulas que no están resaltadas
y se aceptan las que están resaltadas.
Ho: μ1=μ2 Ho: μ2=μ3 Ho: μ3=μ4. Ho: μ4=μ5 Ho: μ5=μ6 Ho: μ6=μ7 Ho: μ7=μ8 Ho: μ8=μ9Ho: μ1=μ3 Ho: μ2=μ4 Ho: μ3=μ5 Ho: μ4=μ6 Ho: μ5=μ7 Ho: μ6=μ8 Ho: μ7=μ9 Ho: μ1=μ4 Ho: μ2=μ5 Ho: μ3=μ6 Ho: μ4=μ7 Ho: μ5=μ8 Ho: μ6=μ9 Ho: μ1=μ5. Ho: μ2=μ6 Ho: μ3=μ7. Ho: μ4=μ8 Ho: μ5=μ9 Ho: μ1=μ6 Ho: μ2=μ7 Ho: μ3=μ8 Ho: μ4=μ9. Ho: μ1=μ7 Ho: μ2=μ8 Ho: μ3=μ9. Ho: μ1=μ8 Ho: μ2=μ9. Ho: μ1=μ9.
74
Lo anterior demuestra que no existe diferencias significativas entre los
tratamientos con subíndice 2 y 3, 4; y 5, 7 y 8, pero si hay diferencias significativas
entre ellos y frente a los demás tratamientos. Los tratamientos que tienen
diferencias significativas son 1, 6 y 9; el mejor tratamiento es el 1, ya que presenta
mayor valor de sólidos solubles y el menor valor de viscosidad, por lo tanto se
concluye que para el tratamiento enzimático con enzima pectinasa obtenida, con
120 minutos de pectólisis se elige el tratamiento donde se utiliza una
concentración de 50ppm a una temperatura de incubación de 50ºC.
A partir del análisis estadístico realizado a los dos ensayos, los resultados
obtenidos de los tratamientos enzimáticos aplicando la enzima pectinasa obtenida
en la pulpa de arazá, en dos tiempos diferentes de pectólisis se muestran a
continuación en el cuadro 35.
Cuadro 35. Mejores tratamientos enzimáticos aplicando la enzima obtenida en pulpa de arazá en dos tiempos de pectólisis diferentes.
TIEMPO (minutos)
CONCENTRACIÓN (ppm)
TEMPERATURA (ºC)
VISCOSIDAD (cP)
SÓLIDOS SOLUBLES
(ºBrix) 60 50 50 7.158 5 120 50 50 5.908 5.2
Según los resultados del cuadro 35, se concluye que para la obtención de pulpa
de arazá concentrada al vacío se puede utilizar la enzima pectinasa obtenida a
una concentración de 50ppm, durante un tiempo de pectólisis de 120 minutos y
una temperatura de incubación de 50ºC.
75
3.4 OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACIO.
El arazá empleado para los procesos presentó las características fisicoquímicas
descritas en el numeral 3.2
El proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada se realizó por triplicado
con tres tratamientos enzimáticos, con el fin de obtener pulpa de arazá
concentrada sin enzima (PCSE), pulpa de arazá concentrada tratada
enzimaticamente con RAPIDASE® C80MAX (PCCR) y pulpa de arazá
concentrada tratada con la enzima pectinasa obtenida experimentalmente
(PCCPO).
Se realizó un balance de materia, aplicado a todas las operaciones de obtención
de pulpa de arazá concentrada al vacío; desde la etapa de selección y
clasificación hasta la etapa de evaporación al vacío, a esta última etapa se le
realizaron los cálculos de transferencia de calor y balance de energía. Todo lo
anterior con el objetivo de identificar las corrientes del proceso y así determinar el
rendimiento del proceso en general y los rendimientos de cada una de las etapas.
Las etapas se explican en el numeral 2.4.
La base de cálculo para todos los ensayos es de 90kg de arazá, igualmente se
estableció mediante ensayos experimentales que los sólidos solubles a llegar
durante la concentración es 11ºBrix, puesto que si se llega a un valor mayor la
consistencia de la pulpa es pastosa, su color se oscurece y no se deja empacar
con facilidad.
Para realizar el balance de materia general se empleó la ecuación de balance de
materia global, en donde se tienen en cuenta las corrientes de entrada y de salida,
como se muestra a continuación en la figura 9.
76
Figura 9. Diagrama de flujo con incógnitas para el balance de materia general con las corrientes de entrada y de salida
ESCALDADOSELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
ADECUACIÓN DE LA FRUTA DESPULPADO
A
B
D
E
F
G
H
I
J
M
L TRATAMIENTO ENZIMATICO EVAPORACIÓNREFINADO
N
O
P
C
K La ecuación de balance de materia global es:
A + M = B + C + E + G + I + K + O + P
En donde:
A: Arazá que entra B: Fruta verde C: Fruta con daños físicos y biológicos D: Arazá maduro E: Agua F: Arazá troceado G: Residuos en la marmita de escaldado H: Arazá escaldado I: Semillas y cáscara J: Pulpa de arazá sin refinar K: Fibrillas L: Pulpa de arazá refinado M: Pectinasa N: Pulpa de arazá + pectinasa O: Agua evaporada P: Pulpa de arazá concentrada
77
3.4.1 Balance de materia desde la etapa de selección y clasificación hasta la etapa de refinado. Se realizó un balance de materia parcial ya que para la
obtención de pulpa de arazá concentrada al vacío se siguió el mismo
procedimiento desde la etapa de selección y clasificación hasta la etapa de
refinado. En el cuadro 36 se muestra el promedio de cada una de las corrientes de
entrada y de salida de los tres ensayos.
Cuadro 36. Promedio del balance de materia desde la etapa de selección y clasificación hasta la etapa de refinado.
Corriente Unidad PCSE Arazá que entra A kg 90,00 Fruta verde B kg 0,89 Fruta con daños físicos y biológicos C kg 1,13 Arazá maduro D kg 87,98 Agua E kg 0,86 Arazá troceado F kg 87,13 Residuos en la marmita de escaldado G kg 0,46 Arazá escaldado H kg 86,67 Semillas y cáscara I kg 12,34 Pulpa de arazá sin refinar J kg 74,33 Fibrillas K kg 0,22 Pulpa de arazá refinado L kg 74,11
Los rendimientos para cada una de las etapas de selección y clasificación,
troceado, escaldado, despulpado y refinado, se calcularon por medio de las
siguientes expresiones matemáticas.
Etapa de selección y clasificación
%Resc = (D / A) * 100
%Resc= (87,98 kg / 90,00 kg) * 100 = 97,7%
78
Etapa de troceado
%Ret = (F / D) * 100 %Ret = (87,13kg / 87,98kg) * 100 = 99,03%
Etapa de escaldado
%Ree = (H / F) * 100 %Ree = (86,67kg / 87,13kg) * 100 = 99,47%
Etapa de despulpado
%Red = (J / H) * 100 %Red = (74,33 kg / 86,67 kg) * 100 = 85,77%
Etapa de refinado
%Rer = (L / J) * 100 %Rer = (74,11 kg / 74,33 kg) * 100 = 99,7%
Los rendimientos calculados en base a 90 kg para las etapas de selección y
clasificación, troceado, escaldado, despulpado y refinado se realizaron por medio
de las siguientes expresiones matemáticas.
Etapa de selección y clasificación
%Resc = (D / A) * 100 %Resc= (87,98 kg / 90,00 kg) * 100 = 97,7%
Etapa de troceado
%Ret = (F / A) * 100 %Ret = (87,13kg / 90,00) * 100 = 96,81%
79
Etapa de escaldado
%Ree = (H / A) * 100 %Ree = (86,67kg / 90,00kg) * 100 = 96,30%
Etapa de despulpado
%Red = (J / A) * 100 %Red = (74,33 kg / 90,00 kg) * 100 = 82,89%
Etapa de refinado
%Rer = (L / A) * 100 %Rer = (74,11 kg / 90,00 kg) * 100 = 82,34%
En cuadro 37 se resumen los rendimientos del proceso de obtención de pulpa de
arazá de cada una de las etapas y con respecto al arazá que entra al proceso en
este caso 90kg.
Cuadro 37. Rendimientos del proceso de obtención de pulpa de arazá.
Etapa Rendimiento por etapa
Rendimiento en base a 90kg.
Selección y clasificación 97,76% 97,76%Troceado 99,03% 96,81%Escaldado 99,47% 96,30%Despulpado 85,77% 88,89%Refinado 99,70% 82,34%
En la etapa de selección y clasificación se descartaron los frutos con daños
biológicos y los frutos inmaduros, el rendimiento en esta etapa como se puede
mirar en el cuadro 37 fue alto, este rendimiento se debió a que se acordó con el
proveedor el estándar de calidad con el que debía cumplir, ya que se exigió un
80
fruto maduro, con ausencia de daños biológicos y mecánicos. Durante la etapa de
troceado y escaldado se tuvo un alto rendimiento, puesto que las perdidas en
estas etapas fueron de humedad y perdidas de trozos que quedaban en la
marmita después del escaldado.
La etapa de despulpado tuvo una rendimiento de 85,77% con respecto a la etapa
y de 88,89% con respecto al arazá que entro al proceso, en esta etapa es donde
se separa la semilla y cáscara del arazá, además de las mermas que se tienen en
el equipo, el rendimiento obtenido en esta etapa fue mayor al encontrado
teóricamente, el cual es reportado en el figura 1 y es del 70%. Durante el refinado
se tiene una merma de 0,3% que corresponde a las fibrillas que se extraen del
arazá, y las fibrillas y parte de pulpa que queda adherida al equipo.
3.4.2 Etapa de tratamiento enzimático. En la etapa de tratamiento enzimático
para la obtención de pulpa de arazá concentrada, se tienen en cuenta las
condiciones de las variables definidas en el numeral 3.3.2 para la enzima
comercial y en el numeral 3.3.3 para la enzima pectinasa obtenida
experimentalmente.
Se utilizó un blanco (PCSE) en donde la pulpa no sufrió ningún tratamiento
enzimático, con el objetivo de establecer la influencia de los tratamientos
enzimáticos (PCCR y PCCPO) en la etapa de evaporación al vacío. Las
condiciones en que se llevaron en las etapas de tratamiento enzimático se
presentan en el cuadro 38.
81
Cuadro 38. Condiciones para el tratamiento enzimático de la pulpa de arazá.
PROCESO ENZIMA CONCENTRACIÓN (ppm)
TEMPERATURA DE INCUBACIÓN
(ºC)
TIEMPO DE PECTÓLISIS
(minutos) PCSE Sin enzima (blanco) Ninguna No No PCCR RAPIDASE® C80MAX 150 50 120
PCCPO Pectinasa obtenida experimentalmente 50 50 120
La etapa de tratamiento enzimático es muy importante ya que las modificaciones
en cuanto a concentración de sólidos solubles y viscosidad influyen directamente
en la etapa de evaporación. Los datos obtenidos de los tratamientos enzimáticos
se observan en el cuadro 39.
Cuadro 39. Características de las pulpas tratadas enzimaticamente.
TRATAMIENTO ENZIMÁTICO
SÓLIDOS SOLUBLES
(ºBrix) VISCOSIDAD
(cP)
PCSE 4 44.000 PCCR 5,2 4.539
PCCPO 5,2 5.908
3.4.3 Transferencia de calor, balance de materia y energía para la etapa evaporación al vacío. En la etapa de evaporación se realizó un ensayo
preexperimental donde se establecieron las siguientes condiciones de operación,
con el fin de realizar los cálculos de transferencia de calor y los balances de
materia y energía:
− Tiempo de estabilización del equipo 15 minutos. Este tiempo lo requiere el
equipo para que la temperatura y el flujo de calor permanezcan constantes y se
logre el estado estacionario.
− Presión de vacío: en el rango de 14 inHg a 16inHg.
82
− Presión de entrada de vapor: en el rango de 66psi a 72psi.
− Presión de camisa: en el rango de 9psi a 11psi.
− Temperatura de producto: en el rango de 59ºC a 62ºC.
− Temperatura de agua de enfriamiento: 20ºC.
− Temperatura de condensado: en el rango de 48 ºC a 51ºC.
Transferencia de calor. La transferencia de calor se calculó en estado
estacionario y se realizaron los cálculos descritos en el numeral 1.3.2, estos
cálculos se encuentran desarrollados en el anexo F y a continuación en el
cuadro 40 se muestran los promedios de los resultados de cada ensayo.
Los procesos de PCCR y PCCPO presentaron valores de viscosidad menores
que el proceso PCSE, observándose así que los coeficientes de transferencia de
calor son más altos y el calor transferido en el evaporador es mayor, causando
un efecto directo en el aumento de los sólidos solubles en un menor tiempo. La
disminución en el tiempo de evaporación de las pulpas tratadas con enzima es
influenciado también por el porcentaje de sólidos solubles, ya que estas pulpas
entraron al proceso con un porcentaje mayor de solubles en comparación a la
pulpa que no fue tratada. Los anteriores comportamientos se pueden observar
en la figura 10.
83
Cuadro 40. Valores de los cálculos de transferencia de calor. Variable
Unidades PCSE
Promedio PCCR
Promedio PCCPO
Promedio
Número de Reynolds Re - 11,60 108,26 83,43Diámetro del agitador D m 0,43 0,43 0,43Velocidad de agitación N RPS 2,62 2,62 2,62Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1092,33 1017,32 1018,32Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 45,57 4,55 5,91Número de Prandtl Pr - 329,61 32,90 42,74Calor especifico de la alimentación Cpa J/kg ºC 4,10 4,10 4,10Viscosidad de la alimentación μa kg/ms 45,57 4,55 5,91Conductividad térmica de la alimentación ka J/m·s·ºC 0,57 0,57 0,57Número de Nusselt f(Re,Pr) .Nu - 23,53 33,34 31,93Número de Reynolds Re - 11,60 108,26 83,43Número de Prandtl Pr - 329,61 32,90 42,74
a - 1,00 1,00 1,00b - 0,50 0,50 0,50
Correlaciones de un agitador tipo ancla sin deflector (Re=10-300)
m - 0,18 0,18 0,18Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 45,57 4,55 5,91Viscosidad del producto a Tw μw kg/m·s 45,57 4,55 5,91Relación viscosidades μ/μw - 1,00 1,00 1,00Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13Número de Nusselt .Nu - 23,53 33,34 31,93Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51Conductividad térmica de la alimentación ka W/m·ºC 0,57 0,57 0,57Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 43,15 73,35 69,38Coeficiente de geometría esférica (tipo de evaporador) C 0,82 0,82 0,82Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1092,33 1017,32 1018,32Gravedad g m/s2 9,80 9,80 9,80Calor latente de vaporización a Tv hfg kJ/kg 2356,51 2358,49 2357,00Conductividad térmica del vapor kv J/m·s·ºC 0,68 0,68 0,68Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51Viscosidad de la alimentación μw kg/m·s 45,57 4,55 5,91Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 149,71 149,55 149,58Temperatura superficial de la pared Tp ºC 60,81 60,00 60,40Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 16,24 19,22 18,94Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13Espesor de la pared x m 0,00 0,00 0,00Conductividad térmica de la pared (acero inoxidable) kp W/mºC 16,26 16,26 16,26Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 43,15 73,35 69,38Calor transferido en el evaporador q W 601,98 707,30 697,06Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 16,24 19,22 18,94Área A m2 0,42 0,42 0,42Temperatura del vapor de la caldera- vapor saturado Tv ºC 149,71 149,55 149,58Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 60,95 61,43 61,43
84
Figura 10. Promedio del aumento de los sólidos solubles de los diferentes tratamientos con respecto al tiempo de evaporación
5,05,7
6,47,2
8,2
9,3
11,2
7,58,3
10,0
11,1
6,3
7,7
9,110,1
11,4
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
20 30 40 50 60 70 80
TIEMPO (Minutos)
SO
LID
OS
SO
LUB
LES
(°B
rix
PCSEPCCRPCCPO
Las etapas de evaporación de los tres ensayos tomaron tiempos de 80 minutos,
50 minutos y 60 minutos para la pulpa sin tratamiento enzimático, la pulpa con
RAPIDASE® C80MAX y la pulpa con la enzima obtenida respectivamente, lo que
indica que el empleó de pulpas tratadas con enzima en la etapa de evaporación
disminuye en gran medida el tiempo de retención del producto en el evaporador,
haciendo así más eficiente el proceso y disminuyendo costos de producción.
Balance de materia y energía en el evaporador. El balance de materia y
energía da a conocer valores del vapor consumido en el proceso de evaporación
que equivale al vapor de la caldera que entra al evaporador, la masa del vapor
del producto que sale en forma de condensado y el consumo de energía del
evaporador.
Los cálculos necesarios para realizar el balance de materia y energía se muestran
en el anexo F y el promedio de estos valores se muestran a continuación en el
cuadro 41.
85
La temperatura de la alimentación de todas las evaporaciones esta entre 47ºC y
49ºC, temperatura que corresponde al tratamiento enzimático. En el caso de la
pulpa sin enzima fue con el objetivo de tener las mismas condiciones ya
establecidas de los dos tratamientos enzimáticos. Esta temperatura también ayuda
a reducir el tiempo que necesita el evaporador en elevar la temperatura de la
alimentación hasta la temperatura de ebullición, que es aproximadamente de
60°C. En los tres ensayos la etapa de evaporación presentó una eficiencia alta, ya
que el valor de la masa de vapor consumido es similar al valor de la masa de
vapor producido en la evaporación lo que proporciona una economía de vapor de
0,9 para todos los procesos.
Para el balance de energía en el evaporador se estableció que el calor cedido por
el vapor proveniente de la caldera a la pulpa (Qv) es igual al calor que gana la
pulpa (Qpu) mas el calor perdido (Qp) y se plantea en la siguiente expresión:
Qv = Qpu + Qp
mvΔH = mpCpΔT + mehfg + Qp
En donde, mv es la masa que entra de la caldera (kg), ΔH es la diferencia de
entalpías del vapor de entrada y el vapor ya condensado, mp es la masa del
producto (kg) Cp, es el calor específico la pulpa, ΔT es la diferencia de la
temperatura de salida del evaporador y la temperatura de entrada al evaporador
de la pulpa, me es la masa de vapor evaporado por el producto (kg). Y hfg es la
entalpía de evaporización.
Los valores del balance de energía se presentan en la parte final del cuadro 41,
donde se puede observar que las perdidas de calor en el proceso con pulpa de
arazá con RAPIDASE® C80MAX® y con pectinasa obtenida son menores a las
presentadas en el proceso donde se utilizó pulpa sin tratamiento enzimático.
86
Cuadro 41. Balance de materia y energía de la etapa de evaporación. Variable Unidades PCSE
Promedio PCCR
Promedio PCCPO
PromedioMasa de alimentación ma Kg 74,11 75,69 73,68
Entalpía de alimentación (Ta,xa) Ha kJ/kg 196,21 197,37 197,48
Calor especifico de la alimentación Cpa kJ/kg ºC 4,10 4,10 4,10
Temperatura de la alimentación Ta ºC 47,90 48,18 48,21
Fracción sólida de la alimentación xa - 0,03 0,03 0,03
Masa de vapor que entra de la caldera mv kg 55,10 43,43 49,17
Entalpía del vapor de la caldera- vapor saturado (Pv) Hv kJ/kg 2.746,08 2.745,88 2.745,92
Presión de entrada de vapor de la caldera- vapor saturado Pv kPa 471,80 470,57 472,98
Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 149,71 149,55 149,58
Masa de vapor evaporado por el producto me kg 50,55 38,30 44,44
Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo
(Pe,Te) He kJ/kg 2.611,01 2.609,60 2.610,66
Presión del vapor generado Pe kPa 52,06 45,72 49,45
Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 60,81 60,00 60,40
Masa del producto mp kg 23,56 37,39 29,23
Entalpía del producto (Tp,xp) Hp kJ/kg 219,56 221,07 218,63
Calor especifico del producto Cpp kJ/kg ºC 3,61 3,68 3,62
Temperatura del producto Tp ºC 60,81 60,00 60,40
Fracción sólida del producto xp - 0,16 0,14 0,16
Masa del vapor condensado mc=mv kg 55,10 43,43 49,17
Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado Hc kJ/kg 254,52 251,13 253,68
Masa de agua gastada en el condensador mw kg 760,29 612,06 685,82
Calor específico del agua en el condensador Cpc kJ/kg ºC 4,19 4,19 4,19
Temperatura de entrada del agua al condensador T1 ºC 20,00 20,00 20,00
Temperatura del agua de salida en el condensador T2 ºC 60,81 60,00 60,40
Economía de vapor Ev - 0,92 0,88 0,90
Calor cedido por el vapor Qv kJ 140.739 110.920 125.581
Calor ganado por la pulpa Qpu kJ 123.784 109.469 117.837
Calor perdido Qpe kJ 16.954 1.451 7.744
Consumo de energía por el evaporador CTe kW h 8,33 5,21 5,85
87
En el cuadro 42 se muestra las cantidades de materia para la etapa de
evaporación y los sólidos solubles de alimentación y de la pulpa de arazá
concentrada.
Cuadro 42. Datos para calcular los rendimientos en la etapa de evaporación.
PCSE PCCR PCCPO Item
Unidad Promedio Promedio PromedioArazá que entra A kg 90,00 90,00 90,00Pulpa de arazá + pectinasa N kg 74,11 75,69 73,68Agua evaporada O kg 50,55 38,30 44,44Pulpa de arazá concentrada P kg 23,56 37,39 29,23Sólidos solubles (Antes de la evaporación). SSi ºBrix 3,9 5,2 5,2
Sólidos solubles (Pulpa de arazá concentrada). SSf ºBrix 11,19 11,14 11,40
Teóricamente se calculo la cantidad de pulpa de arazá concentrada por medio de
la siguiente ecuación.
PT = (N * SSi)/ SSf
En donde PT es la cantidad de pulpa de arazá concentrada (kg) que se espera
obtener.
Cantidad teórica de pulpa de arazá concentrada sin enzima
PT = (74,11kg *3,9 ºBrix)/ 11,19 ºBrix= 25,83kg
Cantidad teórica de pulpa de arazá concentrada con enzima RAPIDASE®
C80MAX.
PT = (75,69kg *5,2ºBrix)/ 11,14ºBrix= 35,33kg
88
Cantidad teórica de pulpa de arazá concentrada con enzima obtenida.
PT = (73,68kg *5,2ºBrix)/ 11,40ºBrix= 33,61kg
Los rendimientos teóricos (ReevT ) en la etapa de evaporación, se calcularon
mediante la siguiente expresión matemática.
%ReevT = (PT / N) * 100 Rendimiento teórico en la evaporación de pulpa de arazá sin enzima
%ReevT = (25,83kg / 74,11kg) * 100 = 34,85%
Rendimiento teórico en la evaporación de pulpa con enzima RAPIDASE®
C80MAX.
%ReevT = (35,33 kg / 75,69kg) * 100 = 46,68%
Rendimiento teórico en la evaporación de pulpa con enzima obtenida
%Reevt = (33,61kg / 73,68kg) * 100 = 45,61%
Se calcularon los rendimientos experimentales para la etapa de evaporación en
los tres ensayos, por medio de la siguiente expresión matemática.
Etapa de evaporación:
%Reev = (P / N) * 100
89
Rendimiento en la evaporación de pulpa sin enzima
%Reev = (23,56kg / 74,11g) * 100 = 31,79%
Rendimiento en la evaporación de pulpa con enzima RAPIDASE® C80MAX.
%Reev = (37,39 kg / 75,69kg) * 100 = 49,39%
Rendimiento en la evaporación de pulpa con enzima obtenida
%Reev = (29,23kg / 73,68kg) * 100 = 39,67%
Cuadro 43. Datos teóricos y experimentales de la cantidad de pulpa de arazá concentrada y los rendimientos del proceso de evaporación.
PCSE PCCR PCCPO ITEM UNIDADPromedio Promedio Promedio
Cantidad teórica de pulpa de arazá concentrada kg 25,83 35,33 33,61
Cantidad experimental de pulpa de arazá concentrada kg 23,56 37,39 29,23
Rendimiento obtenido teórico (ReevT) % 34,85 46,68 45,61Rendimiento obtenido experimental. (Reev) % 31,79 49,39 39,67Eficiencia del proceso en cuanto a los rendimientos % 91,22 105,8 86,99
En el cuadro 43 se presenta un resumen de las cantidades de pulpa de arazá
concentrada y los rendimientos del proceso de evaporación teórico y experimental.
Se puede observar que en los proceso de obtención de PCSE y PCCPO los
resultados de las cantidades y rendimientos obtenidos en la practica fueron
menores a las cantidades calculadas teóricamente, caso contrario ocurrió con el
proceso de obtención de PCCR donde las cantidades y rendimientos obtenidos en
la practica fueron mayores que los teóricos.
90
La eficiencia del proceso de obtención de PCCR fue superior al esperado. La
eficiencia del proceso de obtención con PCCPO fue menor, aunque se obtiene
una cantidad mayor de pulpa en comparación con el proceso de obtención PCSE.
En la figura 11 se presentan los rendimientos de los tres ensayos, donde se puede
observar que hay un mejor rendimiento en las pulpas que fueron tratadas con
enzimas, en especial la pulpa tratada con la enzima comercial RAPIDASE®
C80MAX.
Figura 11. Rendimiento teóricos y reales de los procesos, en la etapa de evaporación.
Se calcularon los rendimientos para el proceso en general de producción de pulpa
de arazá concentrada al vació, por medio de la siguiente expresión matemática.
91
Rendimiento para el proceso en general:
%Reg = (P / A) * 100
Rendimiento en la obtención de pulpa de arazá concentrada al vació sin
tratamiento enzimático
%Reg = (23,56kg / 90,00g) * 100 = 26,18%
Rendimiento en la obtención de pulpa de arazá concentrada al vació con enzima
RAPIDASE® C80MAX.
%Reg = (37,39 kg / 90,00kg) * 100 = 41,54%
Rendimiento en la obtención de pulpa de arazá concentrada al vació con enzima
obtenida
%Reg = (29,23kg / 90,00kg) * 100 = 32,48%
Figura 12. Rendimiento general del proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada al vació.
26,18
41,54
32,48
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
.Tratamiento
Ren
dim
ient
o (%
)
PCSEPCCRPCCPO
92
En la figura 12 se observa que el mejor rendimiento en el proceso de obtención de
pulpa de arazá concentrada lo presenta la PCCR, seguida de la PCCPO,
demostrándonos la efectividad del tratamiento enzimático, ya que el proceso que
menor rendimiento presento fue el PCSE.
3.4.4 Balance general de materia del proceso para la obtención de pulpa de arazá concentrada al vacío. En la figura 13 y cuadro 44 se muestra el balance
general de materia para el proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada al
vacío sin tratamiento enzimático. En la figura 14 y cuadro 45 se muestra el
balance general de materia para el proceso de obtención de pulpa de arazá
concentrada al vacío con RAPIDASE® C80MAX. En la figura 15 y cuadro 46 se
muestra el balance general de materia para el proceso de obtención de pulpa de
arazá concentrada al vacío con pectinasa obtenida.
Cuadro 44. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá sin tratamiento enzimático.
Operación Material Entra Sale Perdida Recepción Arazá 90,00kg 90,00kg 0,00kgSelección y clasificación Arazá 90,00kg 87,98kg 2,02kg
Lavado y desinfección Arazá Agua
87,98kg 200.00kg
87,98kg 200,00kg 0,00kg
Adecuación de la fruta Arazá 87,98kg 87,13kg 0,86kg
Escaldado Arazá Agua caliente Agua fría
87,13kg 50,00kg
100,00kg
86,67kg 50,00kg
100,00kg 0,46kg
Despulpado Arazá 86,67kg 74,33kg 12,34kgRefinado Pulpa de arazá 74,33kg 74,11kg 0,22kgTratamiento enzimático (no hay tratamiento enzimático)
Pulpa de arazá Enzima
74,11kg 0,00kg
74,11kg 0,00kg 0,00kg
Evaporación al vacío
Pulpa de arazá Vapor Agua de enfriamiento del condensador
74,11kg 55,10kg
760,29kg
23,56kg 55,10kg
760,29kg 50,55kg
Empacado Pulpa de arazá 23,56kg 23,56kg 0,00kg
Pasteurización Pulpa de arazá Agua caliente
23,56kg 15,00kg
23,56kg 15,00kg 0,00kg
Choque térmico Pulpa de arazá Agua fría
23,56kg 30,00kg
23,56kg 30,00kg 0,00kg
Almacenamiento Pulpa de arazá 23,56kg 23,56kg 0,00kg
93
Figura 13. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada, sin tratamiento enzimático.
RECEPCIÓN90kg Arazá
ADECUACIÓN DE LA FRUTA
DESPULPADO 12,34kg Cáscara y semillas
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
REFINADO
74,33kg Pulpa
CONCENTRACIÓN AL VACÍO
EMPAQUE
23,56kg Pulpa de arazá concentrada (sin tratamiento enzimático)
CHOQUE TÉRMICO
ALMACENAMIENTO
LAVADO Y DESINFECCIÓN
ESCALDADO
PASTEURIZACIÓN
200 kg Agua + Timsen
50kg Agua caliente
0,88kg Frutos verdes1,13kg Frutos con daños físicos y Biológicos
87,98kg Arazá maduro
87,13kg Arazá troceado
86,67kg Arazá escaldado
0,22kg Fibrillas
74,11kg Pulpa refinada
55,1kg Vapor (caldera)
23,56kg Pulpa concentrada
Bolsas de polietileno
87,98kg Arazá lavado y desinfectado
0,86kg Agua de la fruta
0,46kg Residuos
760,29kg Agua de enfriamiento del condensador
90kg Arazá
200 kg Agua + Timsen
50kg Agua caliente100kg Agua fría 100kg Agua
23,56kg Pulpa concentrada
23,56kg Pulpa concentrada
23,56kg Pulpa concentrada
15kg Agua caliente 15kg Agua caliente
30 kg Agua fría 30kg Agua
55,1kg Condensado (vapor-caldera)
50,55kg Condensado del vapor evaporado por el producto760,29kg Agua
94
Figura 14. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada, con RAPIDASE® C80MAX.
RECEPCIÓN90kg Arazá
ADECUACIÓN DE LA FRUTA
DESPULPADO 11,12kg Cáscara y semillas
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
REFINADO
75,90kg Pulpa
EVAPORACIÓN AL VACÍO
EMPAQUE
37,39kg Pulpa de arazá concentrada (con RAPIDASE® C80MAX)
CHOQUE TÉRMICO
ALMACENAMIENTO
LAVADO Y DESINFECCIÓN
ESCALDADO
TRATAMIENTOENZIMÁTICO
PASTEURIZACIÓN
200kg Agua+Timsen
50kg Agua caliente
0,96kg Frutos verdes0,74kg Frutos con daños físicos y Biológicos
88,30kg Arazá maduro
87,48kg Arazá troceado
87,02kg Arazá escaldado
0,22kg Fibrillas
75,68kg Pulpa refinada
39,73kg Vapor (caldera)
37,39kg Pulpa concentrada
Bolsas de polietileno
88,30kg Arazá lavado y desinfectado
0,82kg Agua de la fruta
0,46kg Residuos
559,77kg Agua de enfriamiento del condensador
0,01 kg de RAPIDASE® C80MAX
75,69 kg Pulpa + enzima
90kg Arazá
200kg Agua+Timsen
100kg Agua fría 100kg Agua fría50kg Agua caliente
37,39kgPulpa concentrada
37,39kg Pulpa concentrada
37,39kg Pulpa concentrada
30kg Agua caliente 30kg Agua caliente
50 kg Agua fría 50kg Agua
39,73 kg Condensado (vapor-caldera)38,30kg Condensado del vapor evaporado por el producto559,77kg Agua
95
Cuadro 45. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá con RAPIDASE® C80MAX.
Operación Material Entra Sale Perdida Recepción Arazá 90,00kg 90,00kg 0,00kg Selección y clasificación Arazá 90,00kg 87,86kg 1,70kg
Lavado y desinfección Arazá Agua
88,30kg 200.00kg
88,30kg 200,00kg 0,00kg
Adecuación de la fruta Arazá 88,30kg 87,48kg 0,82kg
Escaldado Arazá Agua caliente Agua fría
87,48kg 50,00kg
100,00kg
87,02kg 50,00kg
100,00kg 0,46kg
Despulpado Arazá 87,02kg 75,90kg 11,12kg Refinado Pulpa de arazá 75,90kg 75,68kg 0,22kg
Tratamiento enzimático Pulpa de arazá Enzima
75,68kg 0,01kg 75,69kg 0,00kg
Evaporación al vacío Pulpa de arazá Vapor Agua de enfriamiento del condensador
75,69kg 43,43kg
612,06kg
37,39kg 43,43kg
612,06kg 38,30kg
Empacado Pulpa de arazá 37,39kg 37,39kg 0,00kg
Pasteurización Pulpa de arazá Agua caliente
37,39kg 30,00kg
37,39kg 30,00kg 0,00kg
Choque térmico Pulpa de arazá Agua fría
37,39kg 50,00kg
37,39kg 50,00kg 0,00kg
Almacenamiento Pulpa de arazá 37,39kg 37,39kg 0,00kg
Cuadro 46. Balance general de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá con pectinasa obtenida.
Operación Material Entra Sale Perdida Recepción Arazá 90,00kg 90,00kg 0,00kg Selección y clasificación Arazá 90,00kg 87,36kg 2,64kg
Lavado y desinfección Arazá Agua
87,36kg 200.00kg
87,36kg 200,00kg 0.00kg
Adecuación de la fruta Arazá 87,36kg 86,64kg 0,72kg
Escaldado Arazá Agua caliente Agua fría
86,64kg 50,00kg
100,00kg
86,18kg 50,00kg
100,00kg 0,46kg
Despulpado Arazá 86,18kg 73,89kg 12,30kg Refinado Pulpa de arazá 73,89kg 73,67kg 0,21kg
Tratamiento enzimático Pulpa de arazá Enzima
73,67kg 0,004kg 73,68kg 0,00kg
Evaporación al vacío
Pulpa de arazá Vapor Agua de enfriamiento del condensador
73,68kg 49,17kg
685,82kg
29,23kg 49,17kg
685,82kg 44,44kg
Empacado Pulpa de arazá 29,23kg 29,23kg 0,00kg
Pasteurización Pulpa de arazá Agua caliente
29,23kg 20,00kg
29,23kg 20,00kg 0,00kg
Choque térmico Pulpa de arazá Agua fría
29,23kg 40,00kg
29,23kg 40,00kg 0,00kg
Almacenamiento Pulpa de arazá 29,23kg 29,23kg 0,00kg
96
Figura 15. Diagrama del balance de materia del proceso de obtención de pulpa de arazá concentrada, con pectinasa obtenida.
RECEPCIÓN90kg Arazá
ADECUACIÓN DE LA FRUTA
DESPULPADO 12,30kg Cáscara y semillas
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
REFINADO
73,89kg Pulpa
CONCENTRACIÓN AL VACÍO
EMPAQUE
29,23kg Pulpa de arazá concentrada(con Pectinasa Obtenida)
CHOQUE TÉRMICO
ALMACENAMIENTO
LAVADO Y DESINFECCIÓN
ESCALDADO
TRATAMIENTOENZIMÁTICO
PASTEURIZACIÓN
200kg Agua+Timsen
100kg Agua fría
0,94kg Frutos verdes1,70kg Frutos con daños físicos y Biológicos
87,36kg Arazá maduro
86,64kg Arazá troceado
86,18 kg Arazá escaldado
0,21kg Fibrillas
73,67 kg Pulpa refinada
49,17kg Vapor (caldera)
29,23kg Pulpa concentrada
Bolsas de polietileno
20kg Agua caliente
87,36 kg Arazá lavado y desinfectado
0,72kg Agua de la fruta
0,46kg Residuos
685,82 kg Agua de enfriamiento del condensador
0,004 kg de Pectinasa obtenida
73,68 kg Pulpa + enzima
90kg Arazá
200kg Agua+Timsen
50kg Agua caliente100kg Agua50kg Agua caliente
29,23kg Pulpa concentrada
29,23kg Pulpa concentrada
29,23kg Pulpa concentrada
20kg Agua caliente
40kg Agua fría 40kg Agua
49,17 kg Condensado (vapor-caldera)44,44 kg Condensado del vapor evaporado por el producto685,82 kg Agua
97
3.5 CARACTERIZACIÓN DE LA PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO.
Del proceso de evaporación se obtuvo pulpa de arazá concentrada al vacío sin
tratamiento enzimático, pulpa de arazá concentrada con tratamiento enzimático
con RAPIDASE® C80MAX y pulpa de arazá concentrada al vacío con tratamiento
con enzima pectinasa obtenida, a estas pulpas se les realizó análisis
fisicoquímicos según la metodología del numeral 2.5. Los datos obtenidos se
muestran a continuación en el cuadro 47.
Cuadro 47. Resultados de los análisis fisicoquímicos realizados a las pulpas de arazá concentradas.
Característica Unidades PCSE PCCR PCCPO
Humedad g/100g 84,151 85,872 84,194 Sólidos Totales g/100g 15,849 14,128 15,806 Sólidos insolubles en agua g/100g 4,253 3,078 3,665
Sólidos solubles ºBrix 11,189 11,144 11,400 Proteína g/100g 0,974 0,854 0,916 Grasa g/100g 0,051 0,069 0,064 Azúcares Totales % glucosa 3,840 4,567 4,563 Azúcares reductores % glucosa 3,167 3,291 4,308 Azúcares no reductores % sacarosa 0,639 1,212 0,242 Cenizas (g/100g) g/100g 0,696 0,411 0,434 Acidez % ác. cítrico 7,198 5,582 6,403 Viscosidad cP 110.022 11.604 28.333 pH - 2,5 2,6 2,5
La influencia del tratamiento enzimático en la evaporación de la pulpa de arazá se
ve reflejada directamente en las características fisicoquímicas del producto.
Dichas características se observan a continuación, donde se establecen las
diferencias que tienen con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tipo de
tratamiento.
98
En la figura 16, se observa que los productos obtenidos tienen una reducción de
humedad del 13,12% en la pulpa de arazá concentrada sin tratamiento enzimático,
del 11,44% en la pulpa de arazá con RAPIDASE® C80MAX y de 13,08% en la
pulpa de arazá tratada con enzima obtenida. También se observa que la pulpa de
arazá con tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX y la pulpa con
enzima obtenida tiene 1,63% y 0,04% mas humedad respectivamente que la pulpa
de arazá sin enzima, lo que demuestra que las enzima pectinasa tienen una
influencia baja en el porcentaje de humedad final de la pulpa.
Figura 16. Humedad (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento.
ARAZÁ96,86
PCCR85,78 PCCPO
84,19PCSE84,151
75,00
80,00
85,00
90,00
95,00
100,00
.
TRATAMIENTO
HU
MED
AD
(%)
La figura 17 muestra el aumento de los sólidos totales en los diferentes
tratamientos. Entre la pulpa de arazá concentrada sin tratamiento enzimático y la
pulpa de arazá concentrada con la enzima obtenida no hay mucha diferencia en el
aumento de los sólidos totales, pero difiere a la pulpa de arazá con RAPIDASE®
C80MAX.
99
Figura 17. Sólidos totales (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento.
ARAZÁ3,14
PCSE15,85
PCCR14,22
PCCPO15,81
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
.
TRATAMIENTO
SO
LID
OS
TOTA
LES
(%)
El efecto de los tratamientos enzimáticos en la pulpa de arazá muestra que los
porcentajes de sólidos insolubles aumentan (ver figura 18), debido a que la pectina
insoluble de la pulpa de arazá es hidrolizada.
Según la figura 19, el porcentaje de proteína de las pulpas concentradas se
incrementa notablemente, finalizada la evaporación. Las pulpas tratadas con
enzima presentan valores menores de proteína en comparación a la pulpa de sin
tratamiento enzimático, debido a que el porcentaje de humedad es un poco mayor
es estas pulpas.
100
Figura 18. Sólidos insolubles (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ1,36
PCSE4,25
PCCR3,07
PCCPO3,66
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
.
TRATAMIENTO
S
OLI
DO
S IN
SO
LUB
LES
(%)
Figura 19. Proteína (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ0,46
PCSE0,97
PCCR0,85
PCCPO0,91
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
.
TRATAMIENTO
PRO
TEIN
A (%
)
101
El porcentaje de grasa es bajo en el arazá, este cambia moderadamente en la
etapa de evaporación de las pulpas con tratamiento enzimático previo como se
observa en la figura 20.
Figura 20. Grasa (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ0,03
PCSE0,05
PCCR0,07 PCCPO
0,06
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
.
TRATAMIENTO
GRA
SA (%
)
De acuerdo a la figura 21, los azúcares totales en la pulpa de arazá concentrada
muestran incremento. Los azúcares totales aumentan después del proceso de
evaporación, en especial en las pulpas que recibieron tratamiento enzimático
previo. Los azúcares reductores se incrementan a medida que se hidroliza la
sacarosa por acción de la temperatura de evaporación. El porcentaje de azúcares
no reductores es bajo lo que indica que el arazá y las pulpas tienen aportes poco
significativos de sacarosa.
El porcentaje de cenizas de las pulpas de arazá concentradas tratadas con
enzimas fueron similares a los de la pulpa de arazá sin ningún tratamiento,
mientras que la pulpa concentrada sin enzima presento un aumento notorio, como
se muestra en la figura 22.
102
Figura 21. Azúcares (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
AR
AZÁ
2,00
AR
AZÁ
0,92
AR
AZÁ
1,03
PCSE
3,84
PCSE
0,64
PCC
R3,
29
PCC
R1,
21
PCC
P O4,
31
PCC
PO0,
24
PCSE
3,17
PCC
R4,
57PC
CPO
4,56
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
% glucosa % glucosa % sacarosa
Azucares Totales Azucares reductores Azucares no reductores
TRATAMIENTO
AZUC
ARE
S (%
)
Figura 22. Cenizas (%) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ0,38
PCSE0,70
PCSE0,41
PCCPO0,43
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
.
TRATAMIENTO
CEN
IZAS
(%)
103
La acidez de las pulpas de arazá concentradas se afectó por la evaporación, se
puede observar en la figura 23 que en los tres procesos los porcentajes de acidez
expresados en acido cítrico aumentaron. La acidez afecta directamente las
características de sabor del producto final.
Figura 23. Acidez (% de acido cítrico) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ1,90
PCSE7,20
PCCR5,57
PCCPO6,37
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
.
TRATAMIENTO
ACID
EZ
(% Á
cido
cítr
ico)
La viscosidad es una de las propiedades de las pulpas de arazá concentradas la
cual es afectada por el tratamiento enzimático. Como se observa en la figura 24, la
viscosidad final de las pulpas concentradas con tratamiento enzimático previo es
menor a la viscosidad de la pulpa de arazá sin ningún tipo de tratamiento y mucho
menor a la pulpa de arazá concentrada sin tratamiento enzimático. Cuando existen
valores de viscosidad muy altos hacen que el producto sea más difícil de
manipular en las posteriores etapas en especial en la etapa de empaque.
104
Figura 24. Viscosidad (cP) de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ44.000
PCSE110.022
PCCR11.635
PCCPO28.300
-
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
.
TRATAMIENTO
VISC
OS
IDA
D (c
P
El pH indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. De acuerdo a
la figura 25 el valor de pH de las pulpas concentradas fue menor al valor que
presento la pulpa sin ningún tipo de tratamiento, debido al aumento de acidez que
se puede observa en la figura 23.
Figura 25. pH de las pulpas concentradas con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tratamiento
ARAZÁ2,62
PCSE2,47
PCCR2,56
PCCPO2,52
2,35
2,40
2,45
2,50
2,55
2,60
2,65
.
TRATAMIENTO
pH
105
3.6 RESUMEN DE RESULTADOS El tratamiento enzimático permite aumentar los sólidos solubles y disminuir la
viscosidad de la pulpa que es sometida a la evaporación, lo que favorece la
transferencia de calor durante esta etapa permitiendo reducir el tiempo de
retención y las perdidas por evaporación. En el cuadro 48, se puede observar que
las características fisicoquímicas de las pulpas concentradas no son influenciadas
por el tratamiento enzimático si no por el proceso de evaporación, debido a que el
contenido de nutrientes aumenta al ser concentrada la pulpa. Efecto contrario
pasa con la viscosidad, ya que el tratamiento enzimático permite obtener una
pulpa concentrada de menor viscosidad y por consiguiente más fluida, a
comparación de la pulpa que no es sometida a tratamiento enzimático.
Cuadro 48. Características fisicoquímicas de la pulpa de arazá y las pulpas de arazá concentradas tratadas con y sin enzima.
Característica Unidades ARAZÁ PCSE PCCR PCCPO
Humedad g/100g 96,863 84,151 85,872 84,194 Sólidos Totales g/100g 3,137 15,849 14,128 15,806 Sólidos insolubles en agua g/100g 1,359 4,253 3,078 3,665
Sólidos solubles (antes de la evaporación) ºBrix 3,9 3,9 5,2 5,2
Sólidos solubles ºBrix 3,9 11,189 11,144 11,400 Proteína g/100g 0,455 0,974 0,854 0,916 Grasa g/100g 0,031 0,051 0,069 0,064 Azúcares Totales % glucosa 2,001 3,840 4,567 4,563 Azúcares reductores % glucosa 0,919 3,167 3,291 4,308 Azúcares no reductores % sacarosa 1,028 0,639 1,212 0,242 Cenizas (g/100g) g/100g 0,384 0,696 0,411 0,434 Acidez % ác. cítrico 1,897 7,198 5,582 6,403 Viscosidad (antes de la evaporación) c P 44.000 44.000 4.549 5.908
Viscosidad cP - 110.022 11.604 28.333 pH - 2,62 2,5 2,6 2,5
106
Los balances de materia y de energía de la etapa de evaporación de los tres
procesos mostraron una economía de vapor de 0,9, lo que demuestra eficiencia en
esta etapa. En el cuadro 49 se puede observar que en la etapa de evaporación la
pulpa que mejor comportamiento presento, fue la pulpa tratada con RAPIDASE®
C80MAX, ya que presento mayor rendimiento, menor tiempo de evaporación,
menor perdida de calor y menor consumo de energía.
La pulpa de arazá tratada con enzima obtenida experimentalmente presento un
comportamiento optimo en la etapa de evaporación, puesto que mejora los
rendimientos, disminuye las perdidas de calor, el consumo de energía y el tiempo
de proceso, comparándola con la pulpa sin tratamiento enzimático.
Cuadro 49. Factores de la evaporación de la pulpa de arazá
Característica Unidades PCSE PCCR PCCPO
Tiempo de evaporación minutos 80 50 60 Economía de vapor - 0,92 0,88 0,90 Masa de vapor que entra de la caldera
kg 55,10 43,43 49,17
Calor perdido kJ 16.954 1.451 7.744 Consumo de energía por el evaporador kW h 8,33 5,21 5,85
Rendimiento en la evaporación % 31,79 49,39 39,67
107
4. ELABORACIÓN DE NÉCTAR A PARTIR DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO.
La validación de la pulpa de arazá concentrada, sin tratamiento enzimático, con
tratamiento enzimático con RAPIDASE® C80MAX y con tratamiento enzimático
con pectinasa obtenida, se realizó con la elaboración de un néctar de arazá para
confrontarlas después con la prueba sensorial. Por lo tanto se elaboraron cuatro
tipos de néctar de arazá a partir de pulpa: sin concentrar, concentrada sin
tratamiento enzimático, concentrada con tratamiento enzimático con RAPIDASE®
C80MAX y concentrada con tratamiento enzimático con pectinasa obtenida.
4.1 GENERALIDADES DEL NÉCTAR DE PULPAS DE FRUTA.
El néctar de frutas es el producto elaborado con jugo, pulpa o concentrado de
frutas, adicionado de agua, aditivos e ingredientes permitidos. Este debe presentar
las siguientes características36:
Fisicoquímicas. El porcentaje de pulpa en el néctar debe estar entre 10% y
40%, el porcentaje mínimo aportado por la pulpa en el néctar debe estar entre
0,6% y 3,6%. Los sólidos solubles, medidos mediante lectura refractometrica a
20ºC en porcentaje m/m no deben ser inferiores al 10%; el pH leído también a
20ºC no debe ser inferior a 2,5 y la acidez titulable expresada como porcentaje
de ácido cítrico anhidro no debe ser inferior a 0,2%.
36 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Frutas Procesadas. Jugos y Pulpas de Frutas. Bogotá: ICONTEC, 1994.: il (NTC 404).
108
Organolépticas. Deben poseer color uniforme y olor semejante al de la
respectiva fruta, libres de materias y sabores extraños, que los desvíen de los
propios de las frutas de las cuales fueron preparados.
La calidad fisicoquímica de un néctar se logra cuando se pueden preparar
néctares con los mismos valores de sólidos solubles, acidez, pH y viscosidad, a
partir de materias primas ligeramente diferentes, como es el caso de las
características de las pulpas de frutas concentradas que pueden variar su
composición. La calidad sensorial, se logra mediante un adecuado cálculo en la
formulación de ingredientes y es posible ajustar las diferencias fisicoquímicas de
estos, cuando las operaciones unitarias son estandarizadas y las operaciones
siguientes de estabilización y conservación son tan cuidadosas que no van a
afectar de manera significativa los distintos lotes de néctares elaborados. La
producción de néctares de buena calidad exige que estos posean características
sensoriales normalizadas. Esto significa que los néctares de determinada fruta
tengan de forma permanente la misma apariencia, color, aroma, sabor y
consistencia para el consumidor37.
4.2 FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN DEL NÉCTAR DE ARAZÁ
Para la obtención de los diferentes néctares de arazá se siguió la siguiente
metodología:
Caracterización de la fruta. Para realizar los cálculos de la formulación del
néctar es necesario conocer las características fisicoquímicas de la pulpa en
especial el porcentaje de sólidos solubles que contiene. 37 CAMACHO O, Guillermo. Procesamiento y conservación de frutas. Curso Virtual Procesamiento y conservación de frutas (Internet). Universidad Nacional de Colombia. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos -ICTA. Bogotá: 2004. (Citado 5 Abril 2006). Disponible en Internet:< http://encuentro.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/index.html>.
109
Formulación. El néctar contendrá el 20% en pulpa de arazá y 12ºBrix finales, los
anteriores parámetros son para calcular el peso de los ingredientes que se
deben mezclar para preparar 5kg de néctar. Para los cálculos del néctar con
pulpa concentrada de arazá se parte de la pulpa sin concentrar (4ºBrix) y no de
la pulpa concentrada (11ºBrix). La cantidad de materia prima para el néctar a
partir de la pulpa de arazá sin concentrar que se va a utilizar se presenta a
continuación en el cuadro 50.
Cuadro 50. Cantidad de materia prima para el néctar a partir de pulpa de arazá sin concentrar.
Ingrediente. % °Brix gSSA38 Cantidad de materia prima a utilizar (kg)
Pulpa de arazá 20 4 0,8 1 Azúcar 11,2 100 11,2 0,56 Agua 68,8 - - 3,44
TOTAL 100 - 12 5
A partir de los datos anteriores se preparó 5kg de néctar de pulpa de arazá sin
concentrar, 0,8kg de sólidos solubles aportados por 20% de pulpa de arazá. Con
base en estos datos, se calcula que cantidad de pulpa concentrada con 11ºBrix
se necesita para obtener los mismos 0,8kg de sólidos solubles, el cual se
muestra en el cuadro 51.
Cuadro 51. Cantidad de materia prima para el néctar a partir de pulpa de arazá
concentrada.
Ingrediente. % °Brix gSSA Cantidad de materia prima a utilizar (kg)
Pulpa de arazá concentrada 7,3 11 0,8 0,365 Azúcar 11,2 100 11,2 0,56 Agua 82,5 - - 4,125 TOTAL 100 - 12 5
38 gSSA: gramos de sólidos solubles aportados.
110
Con los datos del cuadro 50 se obtuvo un néctar de arazá con características
similares a las del néctar preparado con pulpa natural sin concentrar, aunque se
preparó con pulpa concentrada. Para elaborar el néctar de arazá se necesita 7,3%
de pulpa concentrada, lo que indica que empleando pulpa sin concentrar se utiliza
12,5% mas de pulpa.
Pesaje. Las cantidades de materia prima se pesan según los datos mostrados
en los cuadros 47 y 48.
Mezcla. Los ingredientes se mezclaron hasta que el néctar presentó una
apariencia homogénea.
Precalentamiento. El néctar se calentó a 85°C por 2 minutos.
Envasado. El néctar se envasó en botellas (previamente esterilizadas en agua a
ebullición a temperatura de 92ºC por 20 minutos) y se sello en caliente, para
obtener vacío en el envase.
Esterilización. Esta operación se realizó utilizando el túnel de vapor, las
botellas pasaron por una banda transportadora recibiendo vapor, el cual
mantuvo el néctar en la temperatura de 85ºC; al salir las botellas del equipo se
realizó un choque térmico hasta llegar a una temperatura ambiente de 20ºC.
Posteriormente, las botellas se secaron, y se almacenaron en refrigeración.
La figura 26 muestra el diagrama de flujo del proceso de elaboración de néctar con
pulpa de arazá.
111
Figura 26. Diagrama de flujo del proceso para de elaboración de néctar con pulpa
de arazá.
CARACTERIZACIÓN DE LA PULPA
FORMULACIÓN DEL NÉCTAR
MEZCLA
PRECALENTAMIENTO
ENVASADO
SELLADO HERMÉTICO
ESTERILIZACIÓN
ESTERILIZACIÓN DE ENVASE
ENFRIAMIENTO
ALMACENAMIENTO
PESAJE
Muestra de pulpa
PulpaAguaAzúcar
Néctar
Pulpa
Néctar
Frascos de vidrio
Néctar envasado
Frascos de vidrio
Vapor Condensado
Agua Agua
Néctar de arazá
Tapas
AzúcarAgua
Tapas
Vapor Vapor
Néctar envasado
Néctar envasado
Néctar envasado
112
4.3 ANÁLISIS SENSORIAL DEL NÉCTAR DE ARAZÁ. Una vez preparado el néctar con pulpa de arazá sin concentrar, pulpa de arazá
concentrada sin tratamiento enzimático, con tratamiento enzimático con
RAPIDASE® C80MAX y con tratamiento enzimático con pectinasa obtenida, se
realizó una evaluación sensorial para validar el grado de aceptación de la pulpa de
arazá concentrada.
Esta prueba sensorial se estructuro de la siguiente manera:
Objetivo. Identificar el grado de aceptación de las características organolépticas
de cuatro néctares de arazá.
Propósito. Escoger el néctar de mejor aceptación por el consumidor para evaluar
la aplicación de las enzimas pectinasas (comercial y obtenida).
Población. El producto va dirigido a hombres y mujeres entre 15 a 54 años, de
estratos 3 y 4.
Tamaño de la población. 2.067.017 hombres y mujeres ente 15 y 54 años, de la
ciudad de Bogotá de estrato 3 y 4.39
Tamaño de la muestra. Se trabaja con un nivel de confianza de 95% y error
máximo de 0,1, el valor del tamaño de muestra se cálculo de la siguiente
manera:
39 DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO NACIONAL DE ESTADÍSTICA. Censo general 2005. (Internet). DANE. Bogotá: 2006. (Citado 20 de octubre 2006). Disponible en Internet: <http://www.dane.gov.co/index.php?option=com_ content&task=view&id=272>.
113
Empleando la ecuación que se muestra a continuación.
no = (Z2(α/2) x S2)/e2
En donde
no = Tamaño de la muestra con reemplazo
α = 5%
= 0,025
S = Varianza, 5%
e = Margen de error, 0,1.
Z(α/2) = Tabla
Reemplazando no = (1,962 x (0,5)2)/(0,1)2
no = 96
El valor anterior se corrige con la siguiente ecuación.
n = no / (1+( no / N) En donde:
no = Tamaño de la muestra (Calculado anteriormente).
n = Tamaño de muestra corregida.
N = Tamaño de la población elegida.
Reemplazando n = 96 / (1+(96 / 2`067.017)
n = 96
El valor del tamaño de la muestra obtenido fue 96, por lo tanto esta prueba se
aplicó a 96 evaluadores hombres y mujeres entre 15 a 54 años, de estratos 3 y 4.
114
Lugar, fecha y hora. Escuela Hogar Gaitán, 25 de Octubre de 2006 entre las 3 y
7 p.m.
Encuesta. Para el análisis sensorial se realizó una prueba hedónica o de
aceptación con el fin de saber si los néctares son aceptados para el consumo de
un grupo de población. Se le presentaron a los 96 panelistas no entrenados,
cuatro muestras de néctar de arazá en vasos desechables color blanco y las
muestras se encontraban referenciadas así: néctar de pulpa de arazá sin
tratamiento enzimático y sin concentrar PA (847), néctar de pulpa de arazá
concentrada sin enzima PCSE (850), néctar de pulpa de arazá concentrada con
RAPIDASE® C80MAX PCCR (826), néctar de pulpa de arazá concentrada con
enzima obtenida PCCPO (805).
La encuesta de dividió en dos partes, en la primera parte con los panelista se
evaluó el nivel de agrado respecto, al color, el olor, el sabor, el grado de dulzor y
la acidez, en la segunda parte los panelistas ordenan las muestras desde la que
mas le gusta a la que menos le gusta. En la página siguiente se muestra el
formato de encuesta que los panelistas llenaron:
Análisis estadístico. Para la primera parte se compararon las medianas de cada una de las
características mediante el test de Kruskal-Wallis, donde se prueba la hipótesis
nula de igualdad de las medianas dentro de cada una de las 4 muestras y se
plantean las siguientes hipótesis para las características de color, olor, sabor,
dulce y acidez:
115
Formato de evaluación para el panelista
Fecha: ___ / ___ /___ Hora: ________ Sexo: F ___ / M ___ Edad: ________ 1. Tome una muestra, escriba el número en la tabla, pruébela e indique con una X su nivel de agrado. Siga el mismo procedimiento con las demás muestras.
Muestra número: ___________ Color Olor Sabor Dulce Acidez
Me gusta mucho Me gusta poco Me es indiferente Me disgusta poco No me gusta
Tome agua y coma un pedazo de galleta. Muestra número: ___________
Color Olor Sabor Dulce Acidez Me gusta mucho Me gusta poco Me es indiferente Me disgusta poco No me gusta
Tome agua y coma un pedazo de galleta. Muestra número: ___________
Color Olor Sabor Dulce Acidez Me gusta mucho Me gusta poco Me es indiferente Me disgusta poco No me gusta
Tome agua y coma un pedazo de galleta. Muestra número: ___________
Color Olor Sabor Dulce Acidez Me gusta mucho Me gusta poco Me es indiferente Me disgusta poco No me gusta
2. Ordene las muestras de la que mas prefiere a la que menos prefiere. Donde 1 es la que mas prefiere.
_____ _____ _____ _____ 1 2 3 4
116
- Color: Hipótesis nula (Ho). Las muestras no presentan diferencias significativas en el
color.
Hipótesis alterna (Ha). Las muestras presentan diferencias significativas en el
color.
- Olor: Hipótesis nula (Ho). Las muestras no presentan diferencias significativas en el
olor.
Hipótesis alterna (Ha). Las muestras presentan diferencias significativas en el
olor.
- Sabor: Hipótesis nula (Ho). Las muestras no presentan diferencias significativas en el
sabor.
Hipótesis alterna (Ha). Las muestras presentan diferencias significativas en el
sabor.
- Dulce: Hipótesis nula (Ho). Las muestras no presentan diferencias significativas en el
dulce.
Hipótesis alterna (Ha). Las muestras presentan diferencias significativas en el
dulce.
- Acidez: Hipótesis nula (Ho). Las muestras no presentan diferencias significativas en la
acidez.
Hipótesis alterna (Ha). Las muestras presentan diferencias significativas en la
acidez.
117
Si el p-valor es inferior a 0,05, hay diferencia estadísticamente significativa entre
las medianas a un nivel de confianza del 95,0%, rechazándose así la hipótesis
nula.
En la segunda parte evaluaron los datos por medio del análisis de ordenamiento
por rangos por medio de la diferencia de sumatoria ordinal absoluta critica de
todos los tratamientos con comparación del nivel de significancia del 5%”, para 96
panelistas y 4 muestras.
4.4 RESULTADOS DEL ANÁLISIS SENSORIAL. Los resultados arrojados por la encuesta se analizaron en dos partes, en la
primera se evaluó el nivel de gusto por las muestras con respecto a características
de color, olor, sabor, grado de dulce y acidez. Las muestras fueron calificadas con
5 me gusta mucho, 4 me gusta poco, 3 me es indiferente, 2 me disgusta mucho y
1 no me gusta.
En el cuadro 52 se pueden observar los valores de las medianas de cada una de
las muestras.
Cuadro 52. Medianas de los resultados de la evaluación del nivel de gusto.
Muestra Color Olor Sabor Dulce Acidez 847 4,0 4,0 4,0 4,0 3,5 850 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 826 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 805 5,0 5,0 5,0 5,0 4,5
A continuación se muestra la comparación entre las medianas de cada una de las
características de las muestras.
118
Color.
El test Kruskall-Wallis, arrojo los siguientes resultados:
Tamaño Muestral Rango Medio ------------------------------------------------------------ C 847 96 169,328 C 850 96 226,979 C 826 96 158,172 C 805 96 215,521 P-valor = 6,03838 x 10-7
El p-valor calculado es inferior al α 0,05, por lo tanto hay diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas de las cuatro muestras a un nivel
de confianza del 95%. Para determinar cuáles son las medianas significativamente
diferentes se realiza el gráfico de caja y bigotes con las muescas de las
medianas, mostrado en la figura 27 y se emplea la prueba contraste W de Mann-
Whitney (Wilcoxon) para comparar las medianas de las muestras por parejas.
Figura 27. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del color de las muestras
C 847
C 850
C 826
C 805
0 1 2 3 4 5
119
En la figura 27 se observa, que para la muestra C 847, la mayoría de los jueces
califico el color entre el rango de me es indiferente a me gusta mucho. La muestra
C 850, la mayoría de los jueces califico el color entre el rango de me gusta poco a
me gusta mucho. La muestra C 826 fue calificada en su mayoría entre el rango de
me es indiferente a me gusta mucho. Por ultimo la muestra C 805 tuvo un
comportamiento igual a las calificaciones de la muestra C 850.
Prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon).
Los resultados arrojados por el programa Statgraphic Plus 5.1 en el análisis fue el
siguiente para cada una de las parejas.
− Muestras C 847 y C 850
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
850 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 850
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 850
El p-valor es 0,000121775, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras C 847 y C 826.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 826
120
El p-valor es 0,542801, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras C 847 y C 805.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 805
El p-valor es 0,00169186, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras C850 y C 826.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 826
El p-valor es 0,0000030764, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras C850 y C805.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 805
121
El p-valor es 0,329427, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras C 826 y C 805.
La mediana de la muestra 826 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 826 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 826 <> mediana 805
El p-valor es 0,0000721745, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
Los resultados obtenidos por la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon)
para comparar las medianas de las muestras por parejas, indican que las
medianas de las muestras 847 y 826 son iguales mostrando que los colores de las
dos muestras son percibidos como iguales, al igual que las de las muestras 850 y
805; pero estas a su vez son diferentes entre si, mostrando que el color de las
847 y 826 es percibido de manera diferente que en las muestras 850 y 805. En
otras palabras se concluye que:
- El color del néctar con pulpa de arazá (PA) es igual al del néctar con pulpa de
arazá concentrada con RAPIDASE® C80MAX (PCCR).
- El color del néctar con pulpa de arazá concentrada sin enzima (PCSE) es igual
al del néctar con pulpa de arazá concentrada con pectinasa obtenida (PCCPO).
- El color percibido por los jueces de PA y PCCR es diferente al color de PCSE y
PCCPO, lo que indica que las pulpas con tratamiento enzimático y concentradas
no influyen en el color del néctar.
122
Olor.
El test Kruskall-Wallis, arrojo los siguientes resultados:
Tamaño Muestral Rango Medio ------------------------------------------------------------ O 847 96 163,141 O 850 96 224,031 O 826 96 160,25 O 805 96 222,578 P-valor = 1,58975x10-7
El p-valor es inferior al α 0,05 indicando que hay diferencia estadísticamente
significativa entre las medianas de las cuatro muestras a un nivel de confianza del
95%. Para determinar cuáles son las medianas significativamente diferentes se
realiza el gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas, mostrado en
la figura 28 y se emplea la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon) para
comparar las medianas de las muestras por parejas.
Figura 28. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del olor de las muestras.
O 847
O 850
O 826
O 805
0 1 2 3 4 5
123
En la figura 28 se puede observar que para la muestra O 847, la mayoría de los
jueces califico el olor entre el rango de me es indiferente a me gusta mucho. La
muestra O 850, la mayoría de los jueces califico entre el rango de me gusta poco a
me gusta mucho. La muestra O 826 fue calificada en su mayoría entre el rango de
me es indiferente a me gusta mucho. Por ultimo la muestra O 805 tuvo un
comportamiento igual a las calificaciones de la muestra O 850.
Prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon).
Los resultados arrojados por el programa Statgraphic Plus 5.1 en el análisis fue el
siguiente para cada una de las parejas.
− Muestras O 847 y O 850.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
850 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 850
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 850
El p-valor es 0,0000428783, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras O 847 y O 826.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 826
124
El p-valor es 0,839621, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras O 847 y O 805.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 805
El p-valor es 0,0000568736, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras O 850 y O 826.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 826
El p-valor es 0,0000203331, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras O 850 y O 805.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 805
125
El p-valor es 0,879906, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras O 826 y O 805.
La mediana de la muestra 826 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 826 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 826 <> mediana 805
El p-valor es 0,0000283016, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
Los resultados obtenidos por la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon)
para comparar las medianas muestran que las medianas de las muestras 847 y
826 son iguales mostrando que los olores de las dos muestras son percibidos
como iguales, al igual que las de las muestras 850 y 805; pero estas a su vez son
diferentes entre si, mostrando que el olor de las 847 y 826 es percibido de manera
diferente que en las muestras 850 y 805. En otras palabras se concluye que:
- El olor percibido del néctar con pulpa de arazá (PA) es igual al del néctar con
pulpa de arazá concentrada con RAPIDASE® C80MAX (PCCR).
- El olor percibido del néctar con pulpa de arazá concentrada sin enzima (PCSE)
es igual al del néctar con pulpa de arazá concentrada con pectinasa obtenida
(PCCPO).
126
- El olor percibido por los jueces de PA y PCCR es diferente al olor de PCSE y
PCCPO, lo que indica que las pulpas con tratamiento enzimático y concentradas
no influyen en el olor del néctar.
Sabor. El test Kruskall-Wallis, arrojo los siguientes resultados:
Tamaño Muestral Rango Medio ------------------------------------------------------------ S 847 96 137,938 S 850 96 236,495 S 826 96 172,688 S 805 96 222,88 P-valor = 1,50102x10-12
El p-valor es inferior al α 0,05, indicando que hay diferencia estadísticamente
significativa entre las medianas de las cuatro muestras a un nivel de confianza del
95%. Para determinar cuáles son las medianas significativamente diferentes se
realiza el gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas, mostrado en
la figura 29 y se emplea la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon) para
comparar las medianas de las muestras por parejas.
En la figura 29 se puede observar que para la muestra S 847, la mayoría de los
jueces califico el sabor entre el rango de me es indiferente a me gusta mucho. La
muestra S 850, la mayoría de los jueces califico entre el rango de me gusta poco a
me gusta mucho. La muestra S 826 fue calificada entre el rango de me es
indiferente con mayor proporción de percepciones en me gusta mucho. Por ultimo
la muestra S 805 tuvo un comportamiento igual a las calificaciones de la muestra
S 850.
127
Figura 29. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del sabor de las muestras
S 847
S 850
S 826
S 805
0 1 2 3 4 5
Prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon).
Los resultados arrojados por el programa Statgraphic Plus 5.1 en el análisis fue el
siguiente para cada una de las parejas.
− Muestras S 847 y S 850.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
850 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 850
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 850
El p-valor es 1,04464 x 10-10, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
128
− Muestras S 847 y S 826.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 826
El p-valor es 0,0157389, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras S 847 y S 805.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 805
El p-valor es 1,03835 x 10-8, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras S 850 y S 826.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 826
El p-valor es 0,00000613274, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
129
− Muestras S 850 y S 805.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 805
El p-valor es 0,217978, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras S 826 y S 805.
La mediana de la muestra 826 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 826 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 826 <> mediana 805
El p-valor es 0,000359861, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
Los resultados obtenidos por la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon)
para comparar las medianas enseñan que la muestra 847 y 826 los sabores son
percibidos como diferentes y las muestras 850 y 805 son percibidas como iguales;
los sabores de las muestras 847 y 826 son percibidos de manera diferente que en
las muestras 850 y 805. En otras palabras se concluye que:
- El sabor percibido del néctar con pulpa de arazá (PA) es diferente al del néctar
con pulpa de arazá concentrada con RAPIDASE® C80MAX (PCCR).
- El sabor percibido del néctar con pulpa de arazá concentrada sin enzima (PCSE)
es igual al del néctar con pulpa de arazá concentrada con pectinasa obtenida
(PCCPO).
130
- El sabor percibido por los jueces de PA y PCCR es diferente al olor de PCSE y
PCCPO, lo que indica que las pulpas con tratamiento enzimático y concentradas
no influyen en el sabor del néctar.
Dulce. El test Kruskall-Wallis, arrojo los siguientes resultados.
Tamaño Muestral Rango Medio ------------------------------------------------------------ D 847 96 143,474 D 850 96 229,099 D 826 96 177,714 D 805 96 219,714 P-valor = 5,71337x10-9
El p-valor es inferior al α 0,05, indicando que hay diferencia estadísticamente
significativa entre las medianas de las cuatro muestras a un nivel de confianza del
95%. Para determinar cuáles son las medianas significativamente diferentes se
realiza el gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas, mostrado en
la figura 30 y se emplea la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon) para
comparar las medianas de las muestras por parejas.
En la figura 30 se puede observar que para la muestra D 847, la mayoría de los
jueces califico el dulce entre el rango de me es indiferente a me gusta poco. La
muestra D 850, la mayoría de los jueces califico entre el rango de me gusta poco a
me gusta mucho. La muestra D 826 fue calificada entre el rango de me es
indiferente a me gusta mucho. Por ultimo la muestra D 805 tuvo un
comportamiento igual a las calificaciones de la muestra D 850.
131
Figura 30. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas del dulce percibido de las muestras
D 847
D 850
D 826
D 805
0 1 2 3 4 5
Prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon).
Los resultados arrojados por el programa Statgraphic Plus 5.1 en el análisis fue el
siguiente para cada una de las parejas.
− Muestras D 847 y D 850.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
850 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 850
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 850
El p-valor es 4,20852x10-8, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
132
− Muestras D 847 y D 826.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 826
El p-valor es 0,0205348 , menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras D 847 y D 805.
La mediana de la muestra 847 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 805
El p-valor es 5,18095 x 10-7, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
− Muestras D 850 y D 826.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 826
El p-valor es 0,0000804545, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
133
− Muestras D 850 y D 805.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 805
El p-valor es 0,441073, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se acepta la Ho.
− Muestras D 826 y D 805.
La mediana de la muestra 826 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 826 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 826 <> mediana 805
El p-valor es = 0,00415014, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%. Se rechaza la Ho.
Los resultados obtenidos por la prueba contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon)
para comparar las medianas indican que las muestras 847 y 826 son diferentes
significativamente, quiere decir que la percepción del dulce fue diferente entre las
dos; las muestras 850 y 805 los jueces tuvieron una percepción del dulce similar;
estas parejas de muestras son diferentes entre si, mostrando que el dulce de las
847 y 826 es percibido de manera diferente que las muestras 850 y 805. En otras
palabras se concluye que:
- El dulce percibido del néctar con pulpa de arazá (PA) es diferente al del néctar
con pulpa de arazá concentrada con RAPIDASE® C80MAX (PCCR).
134
- El dulce percibido del néctar con pulpa de arazá concentrada sin enzima (PCSE)
es igual al del néctar con pulpa de arazá concentrada con pectinasa obtenida
(PCCPO).
- El dulce percibido por los jueces de PA y PCCR es diferente al dulce percibido
por las muestras PCSE y PCCPO, lo que indica que las pulpas con tratamiento
enzimático con pectinasa obtenida y concentrada no influye en el nivel de dulce
del néctar frente a una pulpa sin tratamiento y concentrada.
Acidez.
Test Kruskall-Wallis
Tamaño Muestral Rango Medio ------------------------------------------------------------ A 847 96 151,823 A 850 96 235,432 A 826 96 166,328 A 805 96 216,417 P-valor = 7,66311E-9 ------------------------------------------------------------
El p-valor es inferior al α 0,05, indicando que hay diferencia estadísticamente
significativa entre las medianas de las cuatro muestras a un nivel de confianza del
95%. Para determinar cuáles son las medianas significativamente diferentes se
realiza el gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas, mostrado en
la figura 31.
135
Figura 31. Gráfico de caja y bigotes con las muescas de las medianas de la acidez percibida de las muestras.
A 847
A 850
A 826
A 805
0 1 2 3 4 5
En la figura 31 se puede observar que para la muestra C 847, la mayoría de los
jueces califico el sabor entre el rango de me es indiferente a me gusta poco. La
muestra C 850, la mayoría de los jueces califico entre el rango de me gusta poco a
me gusta mucho. La muestra C 826 fue calificada entre el rango de me es
indiferente a me gusta mucho. Por ultimo la muestra C 805 fue calificada entre el
rango de me es indiferente a me gusta mucho.
Las medianas de todas muestras son diferentes. Para comparar las medianas se
emplea la prueba Contraste W de Mann-Whitney (Wilcoxon).
La mediana de la muestra 847 es 3,5 y se compara con la mediana de la muestra
850 que es 5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 850
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 850
El p-valor es 1,16836x10-7, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
136
La mediana de la muestra 847 es 3,5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 826
El p-valor es 0,259806, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
La mediana de la muestra 847 es 3,5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 4,5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 847 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 847 <> mediana 805
El p-valor es 0,0000312715 menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
826 que es 4. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 826
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 826
El p-valor es 0,0000030084, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
La mediana de la muestra 850 es 5 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 4,5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 850 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 850 <> mediana 805
137
El p-valor es 0,176376, mayor que 0,05, indicando que no existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
La mediana de la muestra 826 es 4 y se compara con la mediana de la muestra
805 que es 4,5. Para comparar medianas se plantean las siguientes hipótesis:
Hipótesis nula (Ho): mediana 826 = mediana 805
Hipótesis alterna (Ha): mediana 826 <> mediana 805
El p-valor es 0,000819897, menor que 0,05, indicando que existe diferencia
estadísticamente significativa entre las medianas para un nivel de confianza del
95%.
La segunda parte del análisis sensorial se evaluó por medio del análisis de
ordenamiento por rangos, este análisis probara si una referencia es superior
dentro del grupo de muestras. A continuación se presentan los resultados
obtenidos en el cuadro 53.
138
Cuadro 53. Datos de la preferencia de las muestras. Muestra
Juez
847 850 826 805 Muestra Juez
847 850 826 805
1 4 3 1 2 49 2 1 4 3 2 4 1 2 3 50 3 1 4 2 3 4 1 2 3 51 4 1 3 2 4 3 2 1 4 52 2 4 1 3 5 3 1 2 4 53 3 4 1 2 6 4 1 3 2 54 4 3 2 1 7 4 2 3 1 55 4 1 3 2 8 3 4 1 2 56 3 1 2 4 9 3 2 4 1 57 3 1 2 4
10 3 1 4 2 58 4 2 1 3 11 3 1 4 2 59 2 3 1 4 12 4 1 2 3 60 4 2 3 1 13 3 2 4 1 61 3 4 1 2 14 3 4 2 1 62 4 1 3 2 15 4 1 3 2 63 2 1 4 3 16 3 1 4 2 64 1 2 4 3 17 4 2 3 1 65 3 1 4 2 18 4 2 3 1 66 2 1 4 3 19 4 1 3 2 67 2 1 3 4 20 4 2 3 1 68 3 4 1 2 21 4 2 3 1 69 4 3 1 2 22 3 1 4 2 70 4 2 3 1 23 3 2 4 1 71 3 4 2 1 24 3 2 4 1 72 4 1 2 3 25 3 2 4 1 73 4 2 3 1 26 4 1 2 3 74 4 1 3 2 27 4 3 2 1 75 3 1 2 4 28 4 1 3 2 76 1 3 4 2 29 4 2 3 1 77 4 2 1 3 30 4 1 3 2 78 3 1 4 2 31 2 3 4 1 79 4 3 1 2 32 4 2 3 1 80 2 1 3 4 33 3 1 4 2 81 2 1 4 3 34 4 1 3 2 82 4 3 2 1 35 3 1 4 2 83 4 2 1 3 36 4 1 3 2 84 3 4 2 1 37 3 4 1 2 85 3 2 4 1 38 4 2 3 1 86 4 1 3 2 39 4 1 3 2 87 4 1 2 3 40 4 1 3 2 88 4 1 2 3 41 3 4 2 1 89 4 1 3 2 42 4 3 2 1 90 3 4 2 1 43 2 4 1 3 91 4 3 2 1 44 1 2 4 3 92 4 1 3 2 45 2 4 3 1 93 4 1 3 2 46 4 1 3 2 94 3 1 4 2 47 1 2 4 3 95 4 2 3 1 48 3 1 4 2 96 4 1 3 2
139
La sumatoria de rangos para cada muestra se observa en el cuadro 54 Cuadro 54. Sumatoria de rangos para cada muestra
A B C D Muestras 847 850 826 805
Sumatoria 1165 1032 1089 1002 Se realizó una diferencia absoluta entre sumas de rangos: A-B= І 847-850 І = 133 > 46 A-C= І 847-826 І = 76 > 46 A-D= І 847-805 І = 163 > 46 B-C= І 850-826 І = 57 > 46 B-D= І 850-805 І = 30 < 46 C-D= І 826-805 І = 87 > 46 En las tablas de “Diferencia de sumatoria ordinal absoluta critica de todos los
tratamientos con comparación del nivel de significancia del 5%”, para 96 jueces y
4 se muestras una diferencia absoluta crítica de 46. Mediante la información
anterior concluimos que la muestra B y D tienen un nivel de preferencia similar,
igualmente se obtuvo con las muestras A y C; pero tienen un nivel mayor de
preferencia las muestras A y C que las muestras B y D.
Por ultimo en la foto 17, se observan las muestras de los néctares de arazá y en
la foto 18 las mesas para el análisis sensorial.
140
Foto 17. Muestras de los néctares de arazá para el análisis sensorial
Foto 18. Mesas organizadas para el análisis sensorial
141
4.4 RESUMEN DE RESULTADOS En el cuadro 55 se puede observar un resumen del análisis sensorial, del cual se
puede concluir que los tratamientos enzimáticos no influyen en las características
organolépticas de los néctares preparados con cada una de las pulpas, aunque se
mostró preferencia por los néctares preparados con pulpa de arazá y pulpa de
arazá con RAPIDASE® C80MAX.
Cuadro 55. Resultados del análisis sensorial. COLOR OLOR SABOR DULCE ACIDEZ MUESTRA
847 850 826 805 847 850 826 805 847 850 826 805 847 850 826 805 847 850 826 805ARAZÁ (847) - - - - - PCSE (850) 2 - 2 - 2 - 2 - 2 - PCCR (826) 1 2 - 1 2 - 2 2 - 2 2 - 1 2 - PCCPO (805) 2 1 2 - 2 1 2 - 2 1 2 - 2 1 2 - 2 1 2 - 2 Hay diferencias significativas 1 No hay diferencias significativas
142
CONCLUSIONES
La enzima pectinasa obtenida mediante fermentación sumergida con la cepa
Aspergillius niger, presentó una actividad de endopolimetilgalacturonasa de 97,0
unidades/ml y de 1,12 unidades/ml de actividad de pectinesterasa.
Las características fisicoquímicas del arazá utilizado como materia prima,
presentaron valores similares a los teóricos en cuanto a fibra, pectina, cenizas, pH
y acidez. Los valores de humedad, sólidos totales, proteína, grasa, azúcares
reductores y no reductores varían respecto a los teóricos, estos valores pueden
ser influenciados por el tipo de arazá utilizado, los tratamientos de cultivo, los
factores de cultivo (temperatura, precipitación, luz, humedad, tipo de suelo) y las
condiciones de cosecha y poscosecha.
El mejor tratamiento enzimático en la pulpa de arazá aplicando la enzima
pectinasa obtenida, es empleando una concentración de 50ppm, a una
temperatura de incubación de 50ºC y tiempo de pectólisis de 120 minutos, con lo
que se obtiene una pulpa con viscosidad de 5.908cP y sólidos solubles de
5,2ºBrix.
Los resultados del mejor tratamiento enzimático entre las enzimas comerciales
mostraron que la enzima RAPIDASE® C80MAX con concentración de 150ppm, a
una temperatura de incubación de 50ºC y tiempo de pectólisis de 120 minutos tuvo
mejor comportamiento, puesto que se obtiene una pulpa con viscosidad de
4.549cP y sólidos solubles de 5,2ºBrix, mientras que utilizando PECTINEX®
143
ULTRA SP-L con las mismas condiciones anteriores, se obtiene una pulpa con
viscosidad de 4.595cP y sólidos solubles de 4,8ºBrix.
El rendimiento en la evaporación al vacío utilizando pulpa sin enzima fue de
31,79%, mientras que los rendimientos donde se utilizó pulpa tratada con enzima
RAPIDASE® C80MAX fue de 49,39% y 39,68% para la pulpa tratada con enzima
obtenida, lo que refleja una influencia directa del tratamiento enzimático en la
etapa de evaporación, ya que la pulpa que entra al evaporador tiene una
viscosidad menor a la normal, facilitando así la transferencia de calor dentro de
equipo y reduciendo la mermas.
Los tres procesos mostraron una economía de vapor de 0,9, lo que demuestra la
eficiencia del evaporador.
Los valores de los análisis fisicoquímicos de las tres pulpas de arazá concentradas
al vacío mostraron variación con respecto a la pulpa de arazá sin ningún tipo de
tratamiento. El tratamiento enzimático realizado a las pulpas de arazá
concentradas, no influye en los valores de los análisis fisicoquímicos con respecto
a los valores que presentó la pulpa de arazá concentrada sin tratamiento
enzimático; la única propiedad que influye es la viscosidad, ya que presenta
valores inferiores a los presentados por la pulpa que no es sometida a tratamiento
enzimático.
Los tratamientos enzimáticos en la pulpa de arazá con enzima pectinasa obtenida
y con RAPIDASE® C80MAX aumentan el contenido de sólidos solubles en la
144
misma proporción; la pulpa de arazá que es tratada con la enzima pectinasa
obtenida presenta una viscosidad mayor que la pulpa de arazá que es tratada con
RAPIDASE® C80MAX. Esto se ve reflejado en la etapa de evaporación ya que el
tiempo de evaporación se incrementa y el rendimiento de la pulpa concentrada
con pectinasa obtenida es menor que el de la pulpa concentrada con RAPIDASE®
C80MAX. De lo anterior se puede concluir que la pectinasa obtenida tiene un
comportamiento deficiente en comparación a la RAPIDASE® C80MAX, pero
presento un comportamiento aceptable con respecto a la pulpa de arazá
concentrada que no fue sometida a tratamiento enzimático.
Mediante el análisis sensorial, se identificó que los néctares no presentan
diferencias significativas en sus características organolépticas, aunque los
néctares preparados con la pulpa de arazá sin concentrar y pulpa de arazá
concentrada con RAPIDASE® C80MAX fueron mas preferidos, en comparación
con los néctares preparados con la pulpa de arazá concentrada sin enzima y la
pulpa de arazá concentrada con enzima obtenida.
La utilización de enzimas pectinasas en la industria de frutas permite optimizar el
proceso de obtención de pulpas concentradas, presentando ventajas como el
aumento de sólidos solubles, una mejorar transferencia de calor debido a la
disminución de la viscosidad de las pulpas y por consiguiente menor perdida de
calor y menor consumo de energía; disminución del tiempo de proceso, y mayor
rendimiento con respecto a los kilogramos totales de producto terminado.
145
Para garantizar la inocuidad de las pulpas obtenidas se realizaron análisis
microbiológicos en el laboratorio de análisis de alimentos Microlab Ltda. Los
resultados para las tres pulpas fueron aceptables, cumpliendo así con los
requisitos microbiológicos exigidos por el Ministerio de Salud y demostrando que
el proceso se llevo a cabo bajo condiciones de higiene.
146
RECOMENDACIONES
Una vez finalizado el trabajo de grado los autores recomiendan:
Evaluar los costos de producción de la enzima pectinasa para su futura
comercialización.
Procesar el fruto cerca a donde se cosecha, con el fin de tener mayores
rendimientos en el proceso de transformación, debido a que el arazá es un fruto
susceptible daños biológicos y mecánicos.
Estudiar la aplicación de la enzima obtenida experimentalmente en
concentraciones mayores a 50ppm, variando la temperatura de incubación y el
tiempo de pectólisis en la pulpa de arazá y evaluar su aplicación en otras frutas.
Debido a que el arazá es considerado como un fruto exótico y tiene muy buenos
rendimientos en el proceso de despulpado, se sugiere realizar un estudio de
factibilidad para el montaje de una planta productora de pulpa de arazá
concentrada al vació, con el fin de comercializarla a nivel nacional e
internacional.
Investigar sobre el comportamiento reológico de la pulpa de arazá antes, durante
y después de la evaporación, con el fin de determinar el comportamiento de la
viscosidad con respecto a la temperatura, el aumento de la concentración y la
velocidad de agitación del evaporador. Todo esto con el objetivo de caracterizar
el tipo de fluido.
147
Estudiar la posibilidad de desarrollar nuevos productos a partir de la pulpa de
arazá con tratamiento enzimático y concentrada al vacío.
Realizar un estudio de vida útil y el tipo de empaque adecuado para la pulpa de
arazá concentrada al vació.
148
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155
ANEXO A
156
DOSIS 50ppm a 150ppm EQUIVALENCIA 50g para una tonelada de fruta TEMPERATURA Ambiente TIEMPO 30 a 45 minutos DILUCION 1:10 en agua destilada
157
RAPIDASE C80MAX® Presentación Los polisacáridos presentes en la pared celular se desarrollan lentamente durante la maduración y el almacenamiento, su estructura se vuelve más compleja y su contenido total de polisacáridos especialmente pectina, aumentan en el jugo. Es por esto que las enzimas usadas para la despectinización deben ser muy específicas y deben tener la actividad suficientemente alta para hidrolizar la pectina con respecto a los polisacáridos. RAPIDASE C80MAX® es una enzima tal que se ha desarrollado usando el profundo conocimiento de DSM en la aplicación de la enzimología y en el procesamiento de las frutas. Esta contiene el balance correcto de las actividades específicas de la permitiendo una rápida y completa degradación de la pectina. Descripción RAPIDASE C80MAX® es una preparación enzimática obtenida de una filtración GRAS seleccionada de Aspergillus niger. Esta consiste de actividades de pectinasa y arabanasa. RAPIDASE C80MAX® esta libre de preservativos y cumple el estatus Kosher y el estatus Kosher de Pascua que es exigido. Esta preparación es un líquido amarillo misible en agua, estabilizado en un transportador de glicerol (>45%). Utilización y Dosificación RAPIDASE C80MAX® es fácil usar. Puede agregarse directamente al jugo o con una bomba medidora durante el llenado del tanque. Antes de usarse, para asegurar una mezcla adecuada, debe diluirse en 10 a 20 veces su volumen en agua.
Fruta Dosificación (Galones) Recomendación 2 a 6 1 a 2h
La Gravedad específica 1.14 a 1.16 Rapidase C80MAX® es
activo de 10 a 55° C
PH 3.0 a 5.0
158
ANEXO B
159
ANALISIS FISICOQUIMICOS PARA LA PULPA DE ARAZÁ Y PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO.
DETERMINACION DE SÓLIDOS TOTALES Y HUMEDAD.
Método AOAC 22.018/84, 920.151/90. Consiste en secar la muestra en la estufa, a temperatura de 103 +/ - 2 °C (si se utiliza vacío 70 °C), hasta obtener pesos constante. La humedad se calcula por diferencia de pesos.
Materiales, reactivos y equipos
Material Equipos Capsula Espátula Pinzas
Balanza Analítica Estufa de Vacío Desecador
Procedimiento: − Pesar 5g de pulpa previamente homogenizada (Po) en una capsula de
porcelana previamente tarada. − Evaporar a sequedad sobre baño de agua. − Secar en estufa de vacío a 70°C por 3-4 horas. − Dejar enfriar en desecador y pesar. − Repetir el secado hasta que dos pesadas consecutivas no difieran más de 3
mg. (Ps). % Sólidos Totales = (Ps/P0) x100
% Humedad = 100%-%S.T.
DETERMINACION DE CENIZAS. Método de residuo por incineración directa. La determinación de cenizas se realiza mediante la calcinación de la muestra (en caso necesario tras su desecación) a 600°C en la mufla y se calcula el residuo de la incineración por diferencia de peso.
Materiales y equipos
Material Equipos
160
Crisol de porcelanaBalanza analítica Horno mufla Desecador
Procedimiento: − Homogenizar la muestra por agitación.
− Pesar 2 g de muestra en un crisol de porcelana previamente tarado. − Carbonizar. − Colocar en la mufla a 600°C hasta obtención cenizas blancas. − Enfriar en desecador y pesar. − Calcular el porcentaje de cenizas en la muestra.
El porcentaje residuo incineración C se calcula:
C (%) = [(m2-m1)/P] x 100
En donde: m1: masa en g del crisol vacío. m2: masa en g del crisol con la muestra tras la incineración. P: peso de la muestra en g. DETERMINACION DEL ACIDEZ.
Método AOAC 31.231/84, 942.15/90
Materiales, reactivos y equipos
Material Reactivos Equipos Erlenmeyer 250ml Probeta 100ml Pipeta 10ml Bureta graduada de 25 ml Pipeteador
Fenolftaleina Hidróxido de Sodio 0,1N Balanza analítica
Procedimientos:
− Homogenizar la muestra. − Pesar 10 g de la muestra en un erlenmeyer de 250 ml.
161
− Agregar 90 ml de agua destilada. − Adicionar 3-5 gotas de solución de fenolftaleina y agitar. − Titular con solución de Hidróxido de Sodio a 0.1N agitando constantemente
hasta que aparezca una ligera pero permanente tonalidad rosa. Calcular la acidez en
% ácido cítrico = (volumen titulante*N*meq)/volumen de la muestra)*100 DETERMINACION DEL pH.
Método AOAC 10.041/84.
Materiales, reactivos y equipos
MATERIAL REACTIVOS EQUIPOS Beaker Espátula Solución tampón pH 4 Potenciómetro
Balanza analítica Procedimiento: − Calibrar el potenciómetro con la solución tampón de pH 4. − Colocar 50-75g de pulpa previamente homogenizada (a 20°C
preferiblemente) en un Beaker de 100ml. − Hacer lectura. − Lavar el electrodo con agua destilada. DETERMINACION DE DENSIDAD.
Método gravimétrico.
Materiales, reactivos y equipos MATERIAL EQUIPOS
Picnómetro Espátula Beaker 100 ml
Balanza analítica
Procedimiento:
162
− Pesar en balanza analítica con precisión de 0,1mg un picnómetro limpio y seco.
− Registrar el peso del picnómetro vacío (Wp). − Llenar el picnómetro cuidadosamente con agua destilada teniendo el cuidado
de ocupar completamente el capilar de la tapa y pesarlo registrando el peso del picnómetro con agua (Wa).
− Lavar y secar el picnómetro y llenarlo con la muestra en la misma forma en que se realizo con el agua, pesar y registrar el peso del picnómetro con muestra (Wm).
− Informe la densidad obtenida por medio gravimétrico.
ρ(g/ml)= (Wm -Wp)/ (Wa -Wp)
DETERMINACION DE SÓLIDOS SOLUBLES EN AGUA. Método AOAC 22.024/84, 932.12/90.
Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL EQUIPOS Papel de arroz Refractómetro
A continuación se cita el procedimiento que se realizo para dicha prueba: − Establecer el cero de la escala, empelando agua destilada. − Secar el prisma. − Colocar 1-2 gotas de pulpa previamente homogenizada sobre el prisma. − Registrar la temperatura. − Cerrar el prisma y hacer lectura (si la temperatura es diferente a 20°C realizar
la corrección). − Lavar el prisma con agua destilada y secar.
DETERMINACION DE AZÚCARES REDUCTORES, NO REDUCTORES Y TOTALES.
Método Eynon Lane.
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Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL REACTIVOS EQUIPOS Beaker 50 ml Matraz aforado 100 mlPipetas 10 ml Pipeteadores Beaker 400 ml Pipeta 5 ml aforada Pipeta 2 ml aforada Pipeta 1 ml aforada Pipetas 5 ml Erlenmeyer 250ml Pinzas metálicas Agitador de vidrio Espátula
Acetato de plomo Oxalato de sodio 1% Acido clorhídrico concentradoHidróxido de Sodio 30 – 40% Solución de Fehling A y B Azul de metileno 1% NaOH 30 – 40%
Balanza AnalíticaEstufa
Procedimiento: Azucares reductores. − Homogenizar la muestra por agitación. − Pesar 15g de la muestra y disolverla en aproximadamente 50ml de agua
destilada y transferir a un matraz aforado de 100 ml. − Adicionar 2ml de una solución saturada de acetato de plomo de (1.6 g/ml de
agua). − Agitar suavemente y dejar en reposo por 15 minutos. − Agregar 1ml de oxalato al 1%. − Agitar suavemente completar a 100ml con agua destilada, dejar en reposo por
3 y minutos filtrar. − Transferir 25 ml de este filtrado a un matraz aforado de 100 ml, completar a
volumen e identificar como azúcar reductores. Azucares totales. − Tomar una alícuota de 25ml de la solución preparada previamente y colocarla
en un vaso de precipitado de 400ml. − Agregar 20ml de agua destilada. − Agregar 5ml de acido clorhídrico concentrado. − Homogenizar.
164
− Calentar a ebullición por 3 minutos. − Enfriar rápidamente y neutralizar con solución de hidróxido de sodio al 30 –
40% (10 ml). − Enfriar y colocarlo en un matraz aforado de 100ml completando a volumen. − Identificar este como azucares totales. Determinación del titulo de la solución de Fehling. − Tomar una alícuota de 25 ml de una solución patrón de azúcar invertido al 1%,
neutralizarla con NaOH 30 – 40% y colocarla en una bureta de 25 ml. − En un erlenmeyer colocar 5 ml de solución de Fehling A Y 5 ml de solución de
Fehling B, agregar 50 ml de agua destilada. − Calentar el contenido del erlenmeyer a ebullición por 2 minutos e iniciar
titulación con la solución del azúcar y una vez que se presente cambio de color manteniendo siempre la muestra a ebullición, agregar 2 gotas de azul de metileno al 1%.
− Terminar la titulación en un tiempo menor a un minuto después de iniciado, agregando la solución azucarada gota a gota. El punto final de la titulación se identifica cuando desaparecen las trazas de color azul.
Registrar el volumen gastado de la solución patrón y determinar el titulo del reactivo:
Titulo de Fehling = (B solución patrón (ml) * concentración (g) / 100 ml = g
Determinación de azucares reductores. Colocar en una bureta 25 ml la solución identificada como azucares reductores y proceda de la misma forma que en la determinación del titulo de la solución de Fehling. Registrar el volumen gastado de la solución de azucares reductores y aplique el cálculo respectivo:
Azucares R % glucosa = (Titulo de Fehling/ Vreductores)*Factor de dilución*(100/ Wmuestra) Determinación de azucares totales. Colocar en una bureta 25 ml la solución identificada como azucares totales y proceda de la misma forma que en la determinación del titulo de la solución de Fehling. Registrar el volumen gastado de la solución de azucares totales y aplicar el cálculo respectivo:
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Azucares T % glucosa = (Titulo de Fehling/ V reductores) * Factor de dilución * (100/ Wmuestra)
Determinación de azucares no reductores. Una vez finalizado el proceso anterior se procede a determinar los azucares no reductores:
Azucares NR % sacarosa = (azucares totales – azucares reductores)* 0.95
DETERMINACION DE PROTEINAS. Método de Lowry
Materiales, reactivos y equipos:
Material REACTIVOS EQUIPOS Tubo de ensayo 13 x 100 Micro pipetas 0,1 -1 ml Gradilla Erlenmeyer de 125 ml Pipeta aforada 1 ml Pipeta 5 ml Beaker 100 ml Beaker 50 ml Balón aforados 100 ml Erlenmeyer 250ml
Solución de ovoalbúmina Na2CO3 NaOH 0,5N CuSO3.5H2O Tartrato de potasio Reactivo Fonil-Fenol 2N
EspectrofotómetroBalanza Analítica Vortex
Procedimiento: Curva de calibración − Colocar en la gradilla 10 tubos de ensayo limpio y seco y marcarlos de 1 a
10.
166
− Adicionar a cada tubo la solución de ovoalbúmina y agua destilada como se indica en el Cuadro 1.
Cuadro 1. Curva de Calibración Tubo No. Ovoalbúmina (ml) Agua destilada (ml)
1 0 1 2 0.1 0.9 3 0.2 0.8 4 0.3 0.7 5 0.4 0.6 6 0.5 0.5 7 0.6 0.4 8 0.7 0.3 9 0.8 0.2
10 1.0 0 − Agitar bien cada uno de los tubos de ensayo con el vortex. − Añadir a cada tubo de ensayo 1 ml de reactivo de Lowry. − Agitar cada uno de los tubos de ensayo con el vortex. − Dejar en reposo durante 15 minutos. − En un Erlenmeyer de 125 ml adicionar 5 ml de Folin-fenol 2N y 50 ml de
agua destilada. Mezclar bien la solución y cubrir de la luz con papel aluminio. − Al finalizar el tiempo de reposo, adicionar 3 ml de la solución anterior a cada
tubo de ensayo. − Agitar cada uno de los tubos de ensayo con el vortex. − Deja en reposo durante 45 minutos. − Determinar la absorbancia a 540 nm y a 750 nm (esta última para aumentar
la sensibilidad). − Ajustar a 0 la absorbancia con la solución blanco exenta de proteína (tubo
1) − Medir la absorbancia de los tubos 2 al 10 (medir la solución de la menos
concentrada la más concentrada). Determinación de la proteína de la muestra problema. − Para las muestras problema tomar 0,1 ml y adicionar en el tubo marcado
anteriormente correspondiente. − Se completa con agua destilada (0,9 ml). − Realizar el mismo procedimiento que se realizó para la curva. − Leer en el espectrofotómetro − Determinar la concentración de las muestras problema se determinan por
interpolación de los valores de absorbancia en la curva patrón.
167
DETERMINACION DE SÓLIDOS INSOLUBLES EN AGUA.
Método AOAC 22.020/84, 922.10/90
Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL EQUIPOS Capsula Beaker de 400ml Papel filtro Wathman 4 Mechero y soporte Pesasustancias
Balanza Analítica Estufa de vacío Desecador
168
Procedimiento: − Secar por dos horas a 100°C, enfriar en el desecador y pesar el papel filtro
Wathman No. 4 y el pesasustancias (P). − Pesar 5g de pulpa previamente homogenizada (Po) en una capsula de
porcelana previamente tarada. − Trasladar la muestra cuantitativamente a un Beaker de 400ml, utilizando para
ello 200ml de agua y mezclar. − Hervir cuidadosamente por 15-20 minutos. − Filtrar a través de papel filtro (Wathman No. 4). Lavar los residuos sobre el
papel con 800ml de agua caliente, tratando de agitar con el chorro de agua los sólidos insolubles sobre el papel filtro.
− Pasar el papel filtro junto con el residuo al pesasustancias, secar a 100°C por unas horas, dejar enfriar en el desecador y pesar (P1).
% Sólidos insolubles en agua = [(P1-P) /P0] x100
DETERMINACION DE GRASA.
Método Soxhlet. La muestra anhidra se extrae con éter dietílico y con éter de petróleo, después se determina gravimétricamente el extracto seco, del que se habrá eliminado los disolventes.
Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL REACTIVOS EQUIPOS
Matraz plano 250mlBeacker de 400ml
Éter dietílico Éter de petróleo
Balanza Analítica Dispositivo Soxhlet Cartucho extracciónPerlas de ebullición Destilador Desecador
Procedimiento: − Pesar 80g de muestra homogenizada y desecada y colocarla en un dedal de
extracción. − Colocarla en la cámara del sifón de un equipo de extracción Soxhlet. − Tarar a 100°C un matraz de fondo plano de 250ml provisto con perlas
reguladoras de ebullición, y en el servir 250ml de eter etílico o eter de petróleo para colocarlo en el equipo de extracción.
169
− Iniciar el proceso de calentamiento lentamente hasta generar un reflujo constante que deberá prolongarse por 180 minutos.
− Recuperar el solvente por destilación hasta casi sequedad del extracto graso. − Retirar el matraz, dejarlo enfriar en el desecador y pesar. − Determine el contenido graso de la muestra.
G(%)= [(m2-m1)/M]x100
En donde: m1: masa en g del matraz redondo de fondo plano vacío con las piedras de vidrio. m2: masa en g del matraz redondo de fondo plano con las perlas de vidrio con grasa tras el secado. M: peso de la muestra en g. DETERMINACION DE PECTINA.
Método utilizado es de RUCK.
Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL REACTIVOS EQUIPOS Capsula Papel filtro Wathman 4 Pesa sustancias Beaker de 800ml Matraz aforado de 500mlPapel filtro Wathman 49 Erlenmeyer de 500ml Probeta de 100ml Agitador de vidrio Pinzas
Acido acético 1N. Cloruro de calcio anhidro 1N. Nitrato de plata. Hidróxido de sodio. Papel indicador
Balanza analítica Estufa de vacío Desecador Mechero y soporteEstufa
Procedimiento: − Secar por dos horas a 100°C, enfriar en el desecador y pesar el papel filtro
Wathman No. 4* y el pesasustancias**.(P) − Pesar 50g de pulpa (P0) previamente homogenizada en una capsula de
porcelana previamente tarada. − Trasladar la muestra cuantitativamente a un vaso de precipitados de 800cm3,
utilizando para ello 400ml de agua y mezclar. − Hervir cuidadosamente por 15-20 minutos, reemplazando el agua evaporada.
170
− Traspasar cuantitativamente a un matraz volumétrico de 500ml. Dejar enfriar y completar el volumen.
− Filtrar a través de papel filtro (Wathman No. 49) recibiendo el filtrado en un erlenmeyer de 500ml.
− En un vaso de precipitados de 800ml adicionar una alícuota de 100ml, 300ml de agua y 10ml de solución de hidróxido de sodio; agitando constantemente con una varilla de vidrio.
− Añadir 50ml de ácido acético agitando constantemente y dejar en reposo durante 5 minutos.
− Añadir 25ml de solución de cloruro de calcio agitando. − Hervir cuidadosamente por 1 minuto. − Filtrar a través de papel filtro (Wathman No. 49)* previamente tarado. Lavar los
residuos sobre el papel con agua caliente, hasta que el filtrado sea neutro al papel indicador.
− Pasar el papel filtro junto con el residuo al pesasustancias**, secar a 100°C por 12 horas, dejar enfriar en el desecador y pesar (P1).
% Ca (pectato) = [(P1-P) /P0] x100
DETERMINACION DE VISCOSIDAD (VISCOSIMETRO ROTACIONAL).
Método de resistencia. El principio de medida se basa en aplicar una velocidad de giro constante y medir la resistencia (par de torsión) que ofrece la muestra al giro del rotor.
Materiales, reactivos y equipos:
MATERIAL EQUIPOS Beaker de 200ml
Viscosímetro rotacional de Brookfield
Procedimiento: − Asegurar la aguja al eje inferior, levantando ligeramente el eje y sosteniéndolo
firmemente con una mano, mientras enroscas la aguja con la otra. − Introducir la aguja en el líquido de prueba hasta que su nivel esté en la marca
que la aguja tiene para este propósito. Tener cuidado de que no queden burbujas atrapadas entre la aguja y el líquido.
171
− Seleccionar la velocidad angular más baja, iniciar el aparato y esperar que se alcance el régimen estacionario. El tiempo requerido para esta operación depende de la velocidad angular, por arriba de 4rpm bastarán unos 20 ó 30 segundos, a velocidades menores espera una vuelta completa del cuadrante Si la aguja se estaciona fuera de la escala, aumenta la velocidad angular.
− Tomar los datos de la velocidad angular (rpm), de la aguja usada y del fondo de escala.
172
ANALISIS FISICOQUÍMICOS DE LA PULPA DE ARAZÁ Y PULPAS DE ARAZÁ CONCENTRADA.
Muestra Humedad Sólidos
Totales
Sólidos insolubles
en agua
Sólidos solubles Proteína Grasa Azucares
Totales Azucares
reductores
Azucares no
reductores Cenizas pH Acidez Viscosidad
(g/100g) (g/100g) (g/100g) (ºBrix) (g/100g) (g/100g) % fructosa % fructosa % sacarosa (g/100g) % acido cítrico cP
ARAZÁ 96,470 3,530 1,312 3,9 0,491 0,031 2,000 0,918 1,028 0,395 2,59 1,866 44.000 ARAZÁ 96,950 3,050 1,395 3,8 0,422 0,037 2,023 0,919 1,048 0,380 2,56 1,920 45.000 ARAZÁ 97,170 2,830 1,370 4,0 0,453 0,025 1,981 0,921 1,007 0,376 2,72 1,904 43.000 Promedio 96,863 3,137 1,359 3,9 0,455 0,031 2,001 0,919 1,028 0,384 2,62 1,897 44.000 PCSE1 84,580 15,420 4,270 11,2 0,949 0,050 3,768 3,075 0,659 0,700 2,48 6,995 110.000 PCSE1 83,734 16,266 4,228 11,2 0,954 0,051 3,806 3,105 0,666 0,714 2,48 6,925 110.600 PCSE1 84,488 15,512 4,266 11,2 0,961 0,053 3,766 3,073 0,659 0,705 2,48 7,065 110.200 PCSE2 84,450 15,550 4,259 10,9 1,018 0,058 3,890 3,230 0,626 0,650 2,49 6,995 109.000 PCSE2 83,606 16,395 4,216 10,9 1,023 0,059 3,929 3,263 0,633 0,663 2,49 6,925 109.200 PCSE2 84,358 15,642 4,254 10,9 1,031 0,062 3,888 3,229 0,626 0,655 2,49 7,065 108.800 PCSE3 84,360 15,640 4,277 11,5 0,938 0,042 3,825 3,165 0,627 0,720 2,45 7,603 111.200 PCSE3 83,516 16,484 4,234 11,5 0,943 0,042 3,863 3,197 0,633 0,734 2,45 7,527 110.200 PCSE3 84,268 15,732 4,272 11,5 0,950 0,045 3,823 3,163 0,627 0,726 2,45 7,679 111.000 Promedio 84,151 15,849 4,253 11,2 0,974 0,051 3,840 3,167 0,639 0,696 2,47 7,198 110.022 PCCR1 85,350 14,650 3,095 11,3 0,767 0,065 4,622 3,255 1,299 0,413 2,54 5,600 11.600 PCCR1 85,777 14,223 3,064 11,3 0,771 0,066 4,668 3,288 1,312 0,421 2,54 5,544 11.680 PCCR1 86,549 13,451 3,092 11,3 0,777 0,069 4,620 3,253 1,298 0,416 2,54 5,656 11.600 PCCR2 85,270 14,730 3,052 11,2 0,886 0,067 4,473 3,302 1,113 0,395 2,56 5,555 11.800 PCCR2 85,696 14,304 3,021 11,2 0,890 0,068 4,518 3,335 1,124 0,403 2,56 5,500 11.800 PCCR2 86,468 13,532 3,049 11,2 0,898 0,071 4,471 3,300 1,112 0,398 2,56 5,611 11.760 PCCR3 85,370 14,630 3,120 11,0 0,893 0,069 4,562 3,286 1,212 0,413 2,58 5,590 11.440 PCCR3 85,797 14,203 3,089 11,0 0,897 0,070 4,608 3,319 1,224 0,421 2,58 5,534 11.400 PCCR3 86,569 13,431 3,117 11,0 0,905 0,073 4,560 3,284 1,212 0,416 2,58 5,646 11.360 Promedio 85,785 14,215 3,073 11,2 0,847 0,068 4,568 3,292 1,212 0,410 2,56 5,574 11.635 PCCPO1 84,500 15,500 3,683 11,3 0,858 0,062 4,622 4,429 0,183 0,430 2,51 6,298 28.000 PCCPO1 83,655 16,345 3,646 11,3 0,862 0,063 4,668 4,474 0,185 0,439 2,51 6,235 28.600 PCCPO1 84,408 15,592 3,679 11,3 0,869 0,066 4,620 4,427 0,183 0,433 2,51 6,361 28.000 PCCPO2 84,700 15,300 3,656 11,4 0,952 0,063 4,473 4,158 0,299 0,410 2,53 6,275 29.200 PCCPO2 83,853 16,147 3,619 11,4 0,957 0,064 4,518 4,200 0,302 0,418 2,53 6,212 28.040 PCCPO2 84,608 15,392 3,652 11,4 0,964 0,067 4,471 4,156 0,299 0,413 2,53 6,338 27.960 PCCPO3 84,320 15,680 3,696 11,5 0,922 0,064 4,550 4,296 0,241 0,450 2,52 6,635 28.400 PCCPO3 83,477 16,523 3,659 11,5 0,926 0,065 4,596 4,339 0,244 0,459 2,52 6,568 28.200 PCCPO3 84,228 15,772 3,692 11,5 0,934 0,068 4,548 4,294 0,241 0,453 2,52 6,701 28.600 Promedio 84,190 15,810 3,661 11,4 0,914 0,064 4,565 4,310 0,242 0,432 2,52 6,365 28.300
173
ANEXO C
174
MUESTRA DE CALCULOS PARA LA DETERMINACION DE LAS ACTIVIDADES ENZIMATICAS DE LA ENZIMA.
La muestra de cálculos para la determinación de la actividad de la enzima endo-
polimetilgalacturonasa (endo-PMG) y la determinación de la actividad de la enzima
pectinesterasa (PE), se realizó con los datos de la enzima obtenida.
Determinación de la actividad de la enzima endo-polimetilgalacturonasa (CV%).
El porcentaje de cambio de viscosidad se calculo de acuerdo con la ecuación:
CV% = (Vo – Vm / Vo – Vs) *100
VARIABLE SÍMBOLO UNIDAD VALORTiempo de flujo del blanco de reactivos. Vo segundo 38,962
El tiempo de flujo de la mezcla de reacción. Vm segundo 4,305
Corresponde al tiempo de flujo del blanco de enzimas. Vs segundo 3,235
Cálculo:
CV% = (38,962 – 4,305 / 38,962 – 3,235) *100
CV% = 97,005 unidades-PMG.
175
Determinación de la actividad pectinesterasa (PE). La actividad de
pectinesterasa se calcula según la formula:
PE = 100 (E – c) * 100/ t * C*m
VARIABLE SÍMBOLO UNIDAD VALORCantidad de enlace éter hidrolizado que corresponde a 1ml NaOH 0,1N miliequivalente.
100 - 100
ml de NaOH 0,1N gastados por la enzima E ml 2,25 Grado de esterificación de pectina como etanol. 100 - 100
Tiempo de hidrólisis. t minuto 60 ml de NaOH en la enzima 0,1N prueba de control. c ml 0,70
Grado de esterificación de pectina cítrica en prueba, 80%. C - 80
Cantidad de enzima en ml o mg. m mg 2
PE = 100 (2,25– 0,70) * 100/ 60 *80*2
PE = 1,61 unidades /ml
176
ANEXO D
177
ANALISIS DE VARIANZA DE UNA SOLA VIA PARA EL DISEÑO EXPERIMENTAL COMPLETAMENTE ALEATORIZADO CON TRES REPETICIONES PARA
DETERMINAR EL MEJOR TRATAMIENTO ENZIMATICO CON PECTINASAS COMERCIALES EN LA PULPA DE ARAZÁ POR CAMBIO DE VISCOSIDAD
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO PECTINEX® ULTRA SPL DURANTE 60 MINUTOS.
ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
11.514 7.277 6.025 10.540 6.649 5.608 8.117 6.791 4.775 11.669 7.218 6.172 10.694 6.519 5.823 8.058 6.801 4.712 Viscosidad (Cp) 11.779 7.407 6.018 10.667 6.780 5.809 8.108 6.645 4.839
Sumatoria 34.962 21.902 18.214 31.901 19.948 17.240 24.283 20.237 14.326Promedio 11.654 7.301 6.071 10.634 6.649 5.747 8.094 6.746 4.775 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3 One-Way AOV for: P150ppm20 P150ppm35 P150ppm50 P30ppm20 P30ppm35 P30ppm50 P90ppm20 P90ppm35 P90ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 1.238E+08 1.548E+07 1629 0.0000 Within 18 171137 9507.63 Total 26 1.240E+08 Grand Mean 7519.0 CV 1.30 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 3.85 8 0.8705 Cochran's Q 0,2071 Largest Var / Smallest Var 17.544 Component of variance for between groups 5158839 Effective cell size 3,0 Variable Mean P150ppm20 6072 P150ppm35 5747 P150ppm50 4775 P30ppm20 11654 P30ppm35 10634 P30ppm50 8094 P90ppm20 7301 P90ppm35 6649 P90ppm50 6746 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 56.296 Std Error (Diff of 2 Means) 79.614
178
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups P30ppm20 11654 A P30ppm35 10634 B P30ppm50 8094.3 C P90ppm20 7300.7 D P90ppm50 6745.7 E P90ppm35 6649.3 E P150ppm20 6071.7 F P150ppm35 5746.7 G P150ppm50 4775.3 H Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 79.614 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 278.93 There are 8 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
179
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO PECTINEX® ULTRA SP-L DURANTE 120 MINUTOS. ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
11.100 7.072 5.753 9.223 6.447 5.475 7.143 5.889 4.502 11.046 6.874 5.831 8.819 7.012 5.205 7.383 6.175 4.577 Viscosidad (cP) 11.018 7.064 6.093 8.935 6.232 5.261 7.967 6.367 4.704
Sumatoria 33.163 21.010 17.677 26.977 19.691 15.942 22.493 18.432 13.784Promedio 11.054 7.003 5.892 8.992 6.564 5.314 7.498 6.144 4.595 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
One-Way AOV for: P150ppm20 P150ppm35 P150ppm50 P30ppm20 P30ppm35 P30ppm50 P90ppm20 P90ppm35 P90ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 9.432E+07 1.178E+07 204 0.0000 Within 18 1039584 57754.7 Total 26 9.536E+07 Grand Mean 7006.2 CV 3.43 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 11.0 8 0.2030 Cochran's Q 0,3455 Largest Var / Smallest Var 103.38 Component of variance for between groups 3910576 Effective cell size 3,0 Variable Mean P150ppm20 5892 P150ppm35 5314 P150ppm50 4594 P30ppm20 11055 P30ppm35 8992 P30ppm50 7498 P90ppm20 7003 P90ppm35 6564 P90ppm50 6144 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 138.75 Std Error (Diff of 2 Means) 196.22
180
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups P30ppm20 11055 A P30ppm35 8992.3 B P30ppm50 7497.7 C P90ppm20 7003.3 CD P90ppm35 6563.7 DE P90ppm50 6143.7 E P150ppm20 5892.3 EF P150ppm35 5313.7 F P150ppm50 4594.3 G Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 196.22 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 687.47 There are 7 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
181
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO RAPIDASE® C80MAX DURANTE 60 MINUTOS.
ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
7.352 5.827 5.479 6.372 5.580 4.919 6.185 5.823 4.850 7.640 5.905 5.348 6.450 5.519 4.995 6.263 5.554 4.857
Viscosidad (cP)
7.343 5.890 5.265 6.295 5.573 5.190 6.456 5.540 5.121 Sumatoria 22.334 17.622 16.092 19.117 16.672 15.104 18.905 16.917 14.828Promedio 7.445 5.874 5.364 6.372 5.557 5.035 6.302 5.639 4.943 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
One-Way AOV for: R150ppm20 R150ppm35 R150ppm50 R30ppm20 R30ppm35 R30ppm50 R90ppm20 R90ppm35 R90ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 1.462E+07 1827726 120 0.0000 Within 18 274643 15258 Total 26 1.489E+07 Grand Mean 5836.7 CV 2.12 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 6.63 8 0.5766 Cochran's Q 0,2078 Largest Var / Smallest Var 25.611 Component of variance for between groups 604156 Effective cell size 3,0 Variable Mean R150ppm20 5364.0 R150ppm35 5034.7 R150ppm50 4942.7 R30ppm20 7445.0 R30ppm35 6372.3 R30ppm50 6301.3 R90ppm20 5874.0 R90ppm35 5557.3 R90ppm50 5639.0 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 71.316 Std Error (Diff of 2 Means) 100.86
182
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups R30ppm20 7445.0 A R30ppm35 6372.3 B R30ppm50 6301.3 B R90ppm20 5874.0 C R90ppm50 5639.0 CD R90ppm35 5557.3 CD R150ppm20 5364.0 DE R150ppm35 5034.7 EF R150ppm50 4942.7 F Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 100.86 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 353.35 There are 6 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
183
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO RAPIDASE® C80MAX DURANTE 120 MINUTOS.
ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 30 90 150 30 90 150 30 90 150
6.866 5.476 5.337 6.183 5.485 4.859 6.040 5.201 4.433 6.042 5.553 5.205 6.261 5.492 4.936 5.840 5.486 4.509 Viscosidad (cP) 7.066 5.747 5.192 6.315 5.687 5.062 5.756 5.611 4.705
Sumatoria 19.974 16.776 15.734 18.758 16.664 14.857 17.637 16.297 13.647Promedio 6.658 5.592 5.245 6.253 5.555 4.952 5.879 5.432 4.549 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
One-Way AOV for: R150ppm20 R150ppm35 R150ppm50 R30ppm20 R30ppm35 R30ppm50 R90ppm20 R90ppm35 R90ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 9884573 1235572 25.6 0.0000 Within 18 867443 48191 Total 26 1.075E+07 Grand Mean 5568.3 CV 3.94 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 13.7 8 0.0898 Cochran's Q 0,6792 Largest Var / Smallest Var 66.892 Component of variance for between groups 395793 Effective cell size 3,0 Variable Mean R150ppm20 5244.7 R150ppm35 4952.3 R150ppm50 4549.0 R30ppm20 6658.0 R30ppm35 6253.0 R30ppm50 5878.7 R90ppm20 5592.0 R90ppm35 5554.7 R90ppm50 5432.7 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 126.74 Std Error (Diff of 2 Means) 179.24
184
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups R30ppm20 6658.0 A R30ppm35 6253.0 AB R30ppm50 5878.7 BC R90ppm20 5592.0 CD R90ppm35 5554.7 CDE R90ppm50 5432.7 CDE R150ppm20 5244.7 DE R150ppm35 4952.3 EF R150ppm50 4549.0 F Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 179.24 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 627.98 There are 6 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
185
ANEXO E
186
ANALISIS DE VARIANZA DE UNA SOLA VIA PARA EL DISEÑO EXPERIMENTAL
COMPLETAMENTE ALEATORIZADO CON TRES REPETICIONES PARA DETERMINAR EL MEJOR TRATAMIENTO ENZIMATICO CON PECTINASA
(OBTENIDA EXPERIMENTALMENTE) EN LA PULPA DE ARAZA POR CAMBIO DE VISCOSIDAD
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO PECTINASA OBTENIDA DURANTE 60 MINUTOS.
ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 23 38 50 23 38 50 23 38 50
26267 14671 10006 25339 11629 8230 24012 8854 7180 26859 14414 10090 25721 11437 8283 24323 9213 7086 Viscosidad (cP) 26930 15276 10023 25519 11962 8269 25103 8637 7206
Sumatoria 80.056 44.361 30.119 76.578 35.028 24.783 73.438 26.704 21.473Promedio 26.685 14.787 10.040 25.526 11.676 8.261 24.479 8.901 7.158 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3
One-Way AOV for: O23ppm20 O23ppm35 O23ppm50 O38ppm20 O38ppm35 O38ppm50 O50ppm20 O50ppm35 O50ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 1.549E+09 1.936E+08 2068 0.0000 Within 18 1685373 93631.8 Total 26 1.551E+09 Grand Mean 15279 CV 2.00 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 18.3 8 0.0189 Cochran's Q 0,3749 Largest Var / Smallest Var 418.78 Component of variance for between groups 6.451E+07 Effective cell size 3,0 Variable Mean O23ppm20 26685 O23ppm35 25526 O23ppm50 24479 O38ppm20 14787 O38ppm35 11676 O38ppm50 8901 O50ppm20 10040 O50ppm35 8261 O50ppm50 7157 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 176.67 Std Error (Diff of 2 Means) 249.84
187
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups O23ppm20 26685 A O23ppm35 25526 B O23ppm50 24479 C O38ppm20 14787 D O38ppm35 11676 E O50ppm20 10040 F O38ppm50 8901.3 G O50ppm35 8260.7 G O50ppm50 7157.3 H Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 249.84 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 875.33 There are 8 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
188
TRATAMIENTO ESTADISTICO UTILIZANDO PECTINASA OBTENIDA DURANTE 120 MINUTOS.
ANOVA Temperatura 20ºC 35ºC 50ºC Concentración de enzima (ppm) 23 38 50 23 38 50 23 38 50
26278 13352 9653 24925 9833 8088 25662 7688 5880 26939 13440 9623 24890 10194 7975 23538 7629 5895 Viscosidad (cP) 26387 13475 9674 25037 10030 8058 22508 7264 5950
Sumatoria 79.604 40.268 28.951 74.852 30.057 24.121 71.708 22.581 17.725Promedio 26.535 13.423 9.650 24.951 10.019 8.040 23.903 7.527 5.908 Repeticiones 3 3 3 3 3 3 3 3 3 One-Way AOV for: O23ppm20 O23ppm35 O23ppm50 O38ppm20 O38ppm35 O38ppm50 O50ppm20 O50ppm35 O50ppm50 Source DF SS MS F P Between 8 1.654E+09 2.068E+08 662 0.0000 Within 18 5626044 312558 Total 26 1.660E+09 Grand Mean 14439 CV 3.87 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 46.0 8 0.0000 Cochran's Q 0,9195 Largest Var / Smallest Var 3937.1 Component of variance for between groups 6.882E+07 Effective cell size 3,0 Variable Mean O23ppm20 26535 O23ppm35 24951 O23ppm50 23903 O38ppm20 13422 O38ppm35 10019 O38ppm50 7527 O50ppm20 9650 O50ppm35 8040 O50ppm50 5908 Observations per Mean 3 Standard Error of a Mean 322.78 Std Error (Diff of 2 Means) 456.48
189
PRUEBA DE TUKEY Tukey HSD All-Pairwise Comparisons Test Variable Mean Homogeneous Groups O23ppm20 26535 A O23ppm35 24951 AB O23ppm50 23903 B O38ppm20 13422 C O38ppm35 10019 D O50ppm20 9650.0 D O50ppm35 8040.3 E O38ppm50 7527.0 E O50ppm50 5908.3 F Alpha 0.05 Standard Error for Comparison 456.48 Critical Q Value 4,955 Critical Value for Comparison 1599.3 There are 6 groups (A, B, etc.) in which the means are not significantly different from one another.
190
ANEXO F
191
MUESTRA DE CALCÚLOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA.
La muestra de cálculos para la transferencia de calor y balance de materia y energía se realizo con los datos para el proceso de pulpa de arazá concentrada con enzima RAPIDASE® C80MAX (PCCR). Determinación de la viscosidad de la alimentación.
La viscosidad (µ) se calculo empleando la ecuación de Stokes, la cual se representa a continuación.
µ = [2g (ρe – ρf) R2] / 9Vt
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIOAltura recorrida por la esfera H cm 10 Tiempo de recorrido de la bola t s 0,6566 Masa de la esfera. Me g 10,07 Radio de la esfera R cm. 0,66 Volumen de la esfera (4/3πR3). Ve cm3 1,22 Velocidad (h/t). Vt m/s 15,22 Densidad de la esfera (Me / ve). ρe g/cm3 8,26 Densidad del la pulpa ρf g/cm3 1,0173 Gravedad. g m/s2 980,0 Conversión de g/cm s a CP 10-2
µ = [2 x 980 m/s2 (8,26 g/cm3 – 1,0173 g/cm3 ) 0,66 cm 2] / 9 x 15,22 cm/s
µ = 45,489 / 0,01
µ = 4.548,9 Cp
192
El valor del calor específico de la pulpa de arazá. (Cp)
El Cp se calculó utilizando la siguiente ecuación.
Cp= 4,180a+ 2,711p+1,928g+1,547c+0,908ζ
VARIABLES SÍMBOLOS VALOR PROMEDIOFracción másica del agua. a 85,785 Fracción másica de la proteína. p 0,847 Fracción másica de la grasa. g 0,068 Fracción másica de los carbohidratos. c 4,568 Fracción másica de las cenizas ζ 0,410
Cp= 4,180(85,785)+ 2,711(0,847)+1,928(0,068)+1,547(4,568)+0,908(0,410)
Cp= 3,684 kJ7kg/°C El valor de la capacidad calorífica de la pulpa de arazá. (kp)
kp = 0,58a+ 0,155p+0,25g+0,16c+0,135ζ
VARIABLES SÍMBOLOS VALOR PROMEDIOFracción másica del agua. a 85,785 Fracción másica de la proteína. p 0,847 Fracción másica de la grasa. g 0,068 Fracción másica de los carbohidratos. c 4,568 Fracción másica de las cenizas ζ 0,410
kp = 0,58(85,785)+ 0,155(0,847)+0,25(0,068)+0,16(4,568)+0,135(0,410)
kp = 50.70/100
kp = 0.507 J/ms°C
193
Determinación del número de Reynolds Re:
Re = (D2 x N x ρa)/μa
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Diámetro del agitador. D m 0,430 Velocidad de agitación. N rps 2,618 Densidad de la alimentación. ρa kg/m3 1.017,321 Viscosidad de la alimentación. μa kg/ms 4,549
Re = (0,430 m 2 x 2,618 rps x 1.017,321 kg/m3)/ 4,549 kg/ms
Re = 108,257
Determinación del número de Prandtl Pr:
Pr = (Cpa x μa)/ ka
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Calor especifico de la alimentación Cpa J/kgºC 4,096
Viscosidad de la alimentación μa kg/ms 4,549 Capacidad calorífica de la alimentación. ka J/msºC 0,566
Pr = (4,096 J/kgºC x 4,549 kg/ms)/ 0,566 J/msºC
Pr = 32,904
194
El número de Nusselt.
Nu = a (Re)b x (Pr)1/3 (μa/μw)m
Nu = 1(108,257)0.5 x (32,904)1/3 (4,549/4,549)0.18
Nu = 33,341
Coeficiente global de transferencia de calor de la mezcla.
Para hallar el coeficiente interno de transferencia de calor de la alimentación hi.
Nu = hi. Dt / ka
VALORES SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Número de Nusselt Nu - 33,341 Diámetro interno del tanque Dt m 0,510 Conductividad térmica del la alimentación ka W/mºC 0,566
hi = 0.566 x 33.341 / 0.510
hi = 26,129 W/m2ºC
VARIABLE SÍMBOLOS VALOR PROMEDIO
Número de Reynolds Re 108,257 Número de Prandtl Pr 32,904 Viscosidad de la alimentación. μa 4,549 Viscosidad de la mezcla a la temperatura de la pared μw 4,549
a 1 b 0,5
Constantes determinadas para un agitador de paletas sin deflectores y en donde el número de Reynolds esta entre diez y trescientos m 0,18
195
Coeficiente de transferencia de calor del vapor encamisado. El
coeficiente externo de transmisión de calor hv, se determina con respecto a las propiedades termo físicas del vapor y del alimento.
hv = C [ [(ρw x g x hfg x kw
3) / (Dt x μ (Tv-Tp) ] ]1/4
VALORES SÍMBOLOS UNIDADES VALOR
PROMEDIO Coeficiente de la geometría esférica C - 0,815
Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1.017,321 Gravedad g m/s2 9,80 Calor latente de vaporización a TV hfg kJ/kg 2.358,492 Conductividad térmica del vapor kw J/msºC 0,676 Diámetro interno del tanque Dt m 0,510 Viscosidad de la alimentación μ kg/ms 4,549 Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 149,554
Temperatura superficial de la pared TP ºC 60,000
hv = 0,815 [ [(1.017,321 kg/m3x 9,80 m/s2 x 2.358,492 kJ/kg x 0,676 J/msºC 3) / (0,510 m x 4,549 kg/ms (149,554 ºC -60,000 ºC) ] ]1/4
hv = 73,354 W/m2 ºC
196
Coeficiente global de transferencia de calor (U). El U se calculó utilizando la siguiente ecuación.
1/U = 1/hi + x/kp + 1/ hv
VARIABLES SÍMBOLOS VALOR PROMEDIO VARIABLES
Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación. hi W/m2ºC 26,129
Espesor de pared. X m 0,002 Coeficiente de transferencia del vapor encamisado. hv W/m2ºC 73,354
Conductividad térmica de la pared kp W/mºC 16,260
1/U = 1/ 26,129 W/m2ºC + 0,002 m /16,260 W/mºC + 1/ 73,354 W/m2ºC
U = 19,220 W/m2 ºC
Calor transferido en el evaporador. La capacidad de un evaporador de
efecto simple se describe como:
Q = UA(Tv – Te) = mvHv-mcHc
VARIABLES SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Coeficiente global de transferencia de calor
U W/m2ºC 19,220
Área de transferencia de calor A m2 0,418 Temperatura del vapor de la caldera
Tv ºC 149,554
Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo
Te ºC 61,429
Q = 19,220 W/m2ºC (0,418 m2)(149,554 ºC – 61,429 ºC )
Q = 707,301 W
197
Masa de vapor que entra de la caldera (mv). Para la realización del balance de materia y energía en el proceso de concentración llevada a cabo en el evaporador de efecto simple se tiene en cuenta las siguientes variables. Sabiendo que mv = mc. Donde mc es la masa de vapor condensado.
En donde se cumple:
maHa + mvHv = meHe + mpHp + mcHc
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Masa de alimentación. ma kg 75,690 Masa de vapor evaporado por el producto. me kg 38,303
Masa del producto. mp kg 37,386 Fracción sólida de la alimentación. xa - 0,031 Fracción sólida del producto. xp - 0,142 Entalpía de la alimentación a la temperatura y concentración de la entrada.
Ha kJ/kg 197,372
Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo (Pe,Te).
He kJ/kg 2.609,600
Entalpía del producto a la temperatura y concentración de salida.
Hp kJ/kg 221,068
Entalpía del vapor de la caldera. Hv kJ/kg 2.745,884 Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado Hc
kJ/kg 251,133
mv = [(38,303kg x 2.609,600 kJ/kg)+( 37,386kg x 221,068kJ/kg)] -[(75,690kg x 197,372 kJ/kg)/ (2.745,884kJ/kg - 251,133kJ/kg)]
mv = 43,429kg
198
La entalpía de alimentación Ha puede calcularse de la expresión:
Ha = cpa (Ta-0°C)
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Calor específico de la alimentación cpa kJ/kgºC 4,096 Temperatura de la alimentación Ta ºC 48,183
Ha = 4,096 kJ/kgºC ( 48,183 ºC - 0°C)
Ha = 197,372 kJ/kg
La entalpía del producto Hp es:
Hp = cpp (Tp-0°C)
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIOCalor específico del producto cpp kJ/kgºC 3,684
Temperatura del producto Tp ºC 60,000
Hp = 3,684 kJ/kgºC (60,00 ºC - 0°C)
Hp = 221,068 kJ/kg
199
Cálculos para determinar el consumo del agua en el condensador (Mw).
El consumo de agua se estima por medio del balance de calor en el condensador empleando de la siguiente ecuación.
Mw/me = [He - cpc (T2-0)] / [cp (T2-T1]
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Masa de vapor evaporado por el producto. me kg 38,303
Entalpía del vapor a Te. He kJ/kg 2.609,600 Calor específico del agua en el condensador. Cpc kJ/kg ºC 4,185
Calor específico del alimento. Cp J/kgºC 3,684 Temperatura del agua de salida en el condensador T2 ºC 60,000
Temperatura de entrada del agua al condensador. T1 ºC 20,000
Mw =[2.609,6kJ/kg-4,185kJ/kgºC(60ºC-0)] / [3,684J/kgºC(60ºC-20ºC] x
38,303kg)
Mw = 612,064kg
Economía de vapor.
EV = me/ mv
EV = 42,013 kg / 46,939 kg
EV = 0,9
200
Balance de energía en el evaporador
Qv = Qpu + Qp
mvΔH = mpCpΔT + mehfg + Qp
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR PROMEDIO
Masa que entra de la caldera (kg), mv kg 43,429
Delta de entalpía ΔH = Hv-Hf kJ/kg 2.554,054 Entalpía del vapor de entrada Hv kJ/kg 2.745,884
Entalpía de vapor ya condensado Hf kJ/kg 191,83
Masa del producto mp kg 37,386 Calor específico la pulpa Cpp kJ/kgºC 3,684 Delta de temperatura ΔT = Tp -Ta ºC 11,817 Temperatura de salida del evaporador Tp ºC 60,000
Temperatura de entrada al evaporador Ta ºC 48,183
Masa de vapor evaporado por el producto (kg) me kg 38,303
Calor latente de evaporización a TV. hfg kJ/kg 2.358,492
43,249kg x 2.554,054kJ/kg = 37,386kg x 3,684 kJ/kgºC + 38,303kg x 2.357,492kJ/kg
110.929kJ = 109.469kJ
Consumo de energía por el evaporador
El consumo de energía (Ce) por el evaporador se expresa en (kw h) y se calcula
utilizando la siguiente ecuación descrita en el numeral 1.3.2
Ce = (Hp * 0,746 *tev )/ Em
201
VARIABLE SÍMBOLOS UNIDADES VALOR Potencia del motor Hp Hp Tiempo de evaporación tev h 0,83 Eficiencia del motor Em - 0,8
Para calcular el consumo total de energía por el evaporador (CTe) se sumaron los consumos de energía de los siguientes motores; del agitador (Cea), la bomba de vació (Ceb), la torre de enfriamiento (Cee) y la torre de condensación (Cec).
CTe = Cea + Ceb +Cee + Cec
EQUIPO UNIDAD POTENCIA DEL MOTOR Bomba de vació Hp 1,4 Agitador Hp 1,5 Torre de enfriamiento Hp 1,8 Torre de condensación Hp 2
Calculo del consumo de energía para:
Bomba de vació Ceb = (1,4 * 0,746 * 0,83 h )/ 0,8 = 1,17 kW h Agitador Cea = (1,5 * 0,746 * 0,83 h )/ 0,8 = 1,09 kW h Torre de enfriamiento Cee = (1,8 * 0,746 * 0,83 h )/ 0,8 = 1,40 kW h Torre de condensación Cec = (2 * 0,746 * 0,83 h )/ 0,8 = 1,55 kW h Consumo de energía total por el evaporador
CTe = 1,17 kW h + 1,09 kW h +1,40 kW h + 1,55 kW h
CTe = 5,21 kW h
202
VISCOSIDADES Y SÓLIDOS SOLUBLES DE LA PULPA DE ARAZÁ TRATADA SIN ENZIMA A DIFERENTES TEMPERATURAS DE INCUBACIÓN Y TIEMPO DE PECTOLISIS
Tratamiento Datos para hallar viscosidad (cP) Sólidos solubles (ºBrix)
Temperatura 20ºC
Tiempo de pectólisis Tiempo (s) Velocidad (m/s) Densidad (g/cm3) Viscosidad (cP) 20ºC 6,500 1,538 1,093 44.558 4,0 4,0 4,0 6,790 1,473 1,087 46.585 4,0 4,0 4,0
60 Minutos 6,650 1,504 1,097 45.561 4,0 4,0 4,0 6,240 1,603 1,096 42.758 4,0 4,0 4,0 6,140 1,629 1,090 42.108 4,0 4,0 4,0
120 Minutos 6,350 1,575 1,086 43.572 4,0 4,0 4,0 Temperatura 35ºC
Tiempo de pectólisis Tiempo (s) Velocidad (m/s) Densidad (g/cm3) Viscosidad (cP) 35ºC
6,435 1,554 1,082 44.180 4,0 4,0 4,0 6,722 1,488 1,076 46.189 4,0 4,0 4,0
60 Minutos 6,584 1,519 1,086 45.174 4,0 4,0 4,0
6,435 1,554 1,085 44.161 4,0 4,0 4,0 6,722 1,488 1,079 46.170 4,0 4,0 4,0
120 Minutos 6,584 1,519 1,075 45.243 4,0 4,0 4,0
Temperatura 50ºC
Tiempo de pectólisis Tiempo (s) Velocidad (m/s) Densidad (g/cm3) Viscosidad (cP) 50ºC
6,371 1,570 1,071 43.804 4,0 4,0 4,0 6,371 1,570 1,065 43.840 4,0 4,0 4,0
60 Minutos 6,371 1,570 1,075 43.780 4,0 4,0 4,0 6,371 1,570 1,074 43.786 4,0 4,0 4,0 6,371 1,570 1,068 43.822 4,0 4,0 4,0
120 Minutos 6,371 1,570 1,064 43.846 4,0 4,0 4,0
203
VISCOSIDADES Y SÓLIDOS SOLUBLES DE LA PULPA DE ARAZÁ TRATADA CON PECTINEX® ULTRA SP-L Y RAPIDASE® C80MAX, A DIFERENTES TEMPERATURAS DE INCUBACIÓN Y TIEMPO DE
PECTOLISIS
Tratamiento Datos para hallar viscosidad (cP) Sólidos
solubles (ºBrix)
Temperatura 20ºC
Concentración 150ppm 90ppm 30ppm 20ºC
Tiempo de pectólisis Enzima Tiempo
(s) Velocidad
(m/s) Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad (g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
150 ppm
90 ppm
30 ppm
Pectinex® Ultra SPL 0,870 11,494 1,020
6.025
1,050
9,524
1,014
7.277
1,660
6,024
1,008
11.514
4,8
4,9
4,8
Pectinex® Ultra SPL 0,890
11,236
1,010
6.172
1,040
9,615
1,004
7.218
1,680
5,952
0,998
11.669
4,8
4,9
4,8
60 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,870
11,494
1,028
6.018
1,070
9,346
1,022
7.407
1,700
5,882
1,016
11.779
4,8
4,9
4,8
Pectinex® Ultra SPL 0,830
12,048
1,013
5.753
1,020
9,804
1,011
7.072
1,600
6,250
1,007
11.100
4,8
4,4
4,2
Pectinex® Ultra SPL 0,840
11,905
1,003
5.831
0,990
10,101
1,001
6.874
1,590
6,289
0,997
11.046
4,8
4,4
4,2
120 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,880
11,364
1,021
6.093
1,020
9,804
1,019
7.064
1,590
6,289
1,015
11.018
4,8
4,4
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,790
12,658
1,009
5.479
0,840
11,905
1,007
5.827
1,060
9,434
1,009
7.352
4,8
4,9
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,770
12,987
0,999
5.348
0,850
11,765
0,997
5.905
1,100
9,091
0,999
7.640
4,8
4,9
4,2
60 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,760
13,158
1,017
5.265
0,850
11,765
1,015
5.890
1,060
9,434
1,017
7.343
4,8
4,9
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,770
12,987
1,014
5.337
0,790
12,658
1,013
5.476
0,990
10,101
1,009
6.866
4,8
4,4
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,750
13,333
1,004
5.205
0,800
12,500
1,003
5.553
0,870
11,494
0,999
6.042
4,8
4,4
4,2
120 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,750
13,333
1,022
5.192
0,830
12,048
1,021
5.747
1,020
9,804
1,017
7.066
4,8
4,4
4,2
204
Temperatura 35ºC
Concentración 150ppm 90ppm 30ppm 30ºC
Tiempo de pectólisis Enzima Tiempo
(s) Velocidad
(m/s) Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad (g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
150 ppm
90 ppm
30 ppm
Pectinex® Ultra SPL 0,810
12,346
1,022
5.608
0,960
10,417
1,019
6.649
1,520
6,579
1,010
10.540
5,0
4,9
4,8
Pectinex® Ultra SPL 0,840
11,905
1,012
5.823
0,940
10,638
1,009
6.519
1,540
6,494
1,000
10.694
5,0
4,9
4,8
60 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,840
11,905
1,030
5.809
0,980
10,204
1,027
6.780
1,540
6,494
1,018
10.667
5,0
4,9
4,8
Pectinex® Ultra SPL 0,790
12,658
1,014
5.475
0,930
10,753
1,012
6.447
1,330
7,519
1,010
9.223
5,0
4,9
4,2
Pectinex® Ultra SPL 0,750
13,333
1,004
5.205
1,010
9,901
1,002
7.012
1,270
7,874
1,000
8.819
5,0
4,9
4,2
120 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,760
13,158
1,022
5.261
0,900
11,111
1,020
6.232
1,290
7,752
1,018
8.935
5,0
4,9
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,710
14,085
1,017
4.919
0,810
12,346
1,058
5.580
0,920
10,870
1,019
6.372
5,0
5,0
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,720
13,889
1,007
4.995
0,800
12,500
1,047
5.519
0,930
10,753
1,009
6.450
5,0
5,0
4,2
60 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,750
13,333
1,025
5.190
0,810
12,346
1,066
5.573
0,910
10,989
1,027
6.295
5,0
5,0
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,700
14,286
1,002
4.859
0,790
12,658
1,001
5.485
0,890
11,236
0,997
6.183
5,0
4,8
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,710
14,085
0,992
4.936
0,790
12,658
0,991
5.492
0,900
11,111
0,987
6.261
5,0
4,8
4,2
120 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,730
13,699
1,010
5.062
0,820
12,195
1,009
5.687
0,910
10,989
1,005
6.315
5,0
4,8
4,2
205
VISCOSIDADES Y SÓLIDOS SOLUBLES DE LA PULPA DE ARAZÁ TRATADA CON PECTINASA OBTENIDA A DIFERENTES TEMPERATURAS DE INCUBACIÓN Y TIEMPO DE PECTOLISIS
Temperatura 50ºC
Concentración 150ppm 90ppm 30ppm 50ºC
Tiempo de pectólisis Enzima Tiempo
(s) Velocidad
(m/s) Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad (g/cm3)
Viscosidad(cP)
Tiempo(s)
Velocidad(m/s)
Densidad(g/cm3)
Viscosidad(cP)
150 ppm
90 ppm
30 ppm
Pectinex® Ultra SPL 0,690
14,493
1,025
4.775
0,980
10,204
1,015
6.791
1,170
8,547
1,007
8.117
4,8
5,0
4,9
Pectinex® Ultra SPL 0,680
14,706
1,015
4.712
0,980
10,204
1,005
6.801
1,160
8,621
0,997
8.058
4,8
5,0
4,9
60 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,700
14,286
1,033
4.839
0,960
10,417
1,023
6.645
1,170
8,547
1,015
8.108
4,8
5,0
4,9
Pectinex® Ultra SPL 0,650
15,385
1,019
4.502
0,850
11,765
1,016
5.889
1,030
9,709
1,009
7.143
4,8
4,8
4,5
Pectinex® Ultra SPL 0,660
15,152
1,009
4.577
0,890
11,236
1,006
6.175
1,063
9,407
0,999
7.383
4,8
4,8
4,5
120 Minutos Pectinex® Ultra SPL 0,680
14,706
1,027
4.704
0,920
10,870
1,024
6.367
1,150
8,696
1,017
7.967
4,8
4,8
4,5
RAPIDASE® C80MAX 0,700
14,286
1,016
4.850
0,840
11,905
1,012
5.823
0,890
11,236
0,994
6.185
4,8
5,0
4,9
RAPIDASE® C80MAX 0,700
14,286
1,006
4.857
0,800
12,500
1,002
5.554
0,900
11,111
0,984
6.263
4,8
5,0
4,9
60 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,740
13,514
1,024
5.121
0,800
12,500
1,020
5.540
0,930
10,753
1,002
6.456
4,8
5,0
4,9
RAPIDASE® C80MAX 0,640
15,625
1,018
4.433
0,750
13,333
1,010
5.201
0,870
11,494
1,001
6.040
5,2
4,6
4,2
RAPIDASE® C80MAX 0,650
15,385
1,008
4.509
0,790
12,658
1,000
5.486
0,840
11,905
0,991
5.840
5,2
4,6
4,2
120 Minutos RAPIDASE® C80MAX 0,680
14,706
1,026
4.705
0,810
12,346
1,018
5.611
0,830
12,048
1,009
5.756
5,2
4,6
4,2
206
BALANCE DE MATERIA POR ETAPAS DEL PROCESO PARA LOS TRES TIPOS DE PULPA DE ARAZÁ Y LOS RENDIMIENTO QUE SE OBTUVIERON EN ESTAS ETAPAS.
BALANCE DE MATERIA POR ETAPAS DEL PROCESO
PCSE PCCR PCCPO Corriente UNIDAD
1 2 3 Promedio 1 2 3 Promedio 1 2 3 PromedioPROMEDIO TOTAL
Arazá que entra A kg 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00Fruta verde B kg 1,08 0,68 0,89 0,89 1,07 1,04 0,77 0,96 0,59 1,26 0,98 0,94 0,93Fruta con daños físicos y biológicos C kg 0,77 1,61 1,02 1,13 0,80 0,67 0,75 0,74 1,62 1,36 2,12 1,70 1,19
Arazá maduro D kg 88,16 87,71 88,09 87,98 88,13 88,28 88,48 88,30 87,80 87,38 86,90 87,36 87,88Agua E kg 0,93 0,86 0,78 0,86 0,75 0,92 0,79 0,82 0,71 0,67 0,77 0,72 0,80Arazá troceado F kg 87,23 86,85 87,31 87,13 87,38 87,37 87,69 87,48 87,08 86,71 86,13 86,64 87,08Residuos en la marmita de escaldado G kg 0,45 0,48 0,45 0,46 0,45 0,48 0,45 0,46 0,45 0,48 0,44 0,46 0,46
Arazá escaldado H kg 86,78 86,37 86,86 86,67 86,93 86,89 87,24 87,02 86,63 86,23 85,69 86,18 86,62
Semillas y cáscara I kg 12,58 12,18 12,25 12,34 11,29 10,91 11,17 11,12 11,70 12,16 13,03 12,30 11,92Pulpa de Arazá sin refinar J kg 74,19 74,19 74,61 74,33 75,64 75,98 76,07 75,90 74,94 74,07 72,66 73,89 74,71
Fibrillas K kg 0,22 0,23 0,21 0,22 0,22 0,23 0,21 0,22 0,22 0,21 0,20 0,21 0,22Pulpa de arazá refinado L kg 73,97 73,96 74,40 74,11 75,42 75,75 75,86 75,68 74,71 73,86 72,45 73,67 74,49Pectinasa M kg 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 Pulpa de Arazá + pectinasa N kg 73,97 73,96 74,40 74,11 75,43 75,76 75,87 75,69 74,71 73,86 72,46 73,68
Agua evaporada O kg 50,40 50,27 50,98 50,55 38,21 38,25 38,46 38,30 43,33 45,79 44,20 44,44 Pulpa de Arazá concentrada P kg 23,57 23,69 23,42 23,56 37,23 37,52 37,41 37,39 31,38 28,07 28,26 29,23
RENDIMIENTOS DEL PROCESO
PCSE PCCR PCCPO Etapa 1 2 3 Promedio 1 2 3 Promedio 1 2 3 Promedio
PROMEDIO TOTAL
Proceso en general 26,19% 26,32% 26,02% 26,18% 41,37% 41,69% 41,57% 41,54% 34,87% 31,19% 31,40% 32,48% 33,40%Selección y clasificación 97,95% 97,45% 97,88% 97,76% 97,92% 98,09% 98,31% 98,11% 97,55% 97,09% 96,56% 97,07% 97,64%
Troceado 98,95% 99,02% 99,11% 99,03% 99,15% 98,96% 99,11% 99,07% 99,19% 99,23% 99,11% 99,18% 99,09%Escaldado 99,48% 99,45% 99,49% 99,47% 99,49% 99,46% 99,49% 99,48% 99,48% 99,45% 99,49% 99,47% 99,47%Despulpado 85,50% 85,90% 85,90% 85,77% 87,01% 87,44% 87,19% 87,22% 86,50% 85,90% 84,79% 85,73% 86,24%Refinado 99,70% 99,69% 99,72% 99,70% 99,71% 99,70% 99,73% 99,71% 99,70% 99,71% 99,72% 99,71% 99,71%Evaporación 31,87% 32,03% 31,48% 31,79% 49,35% 49,52% 49,31% 49,39% 42,00% 38,00% 39,00% 39,67%
207
VARIABLES REGISTRADAS DURANTE EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ SIN TRATAMIENTO ENZIMATICO (PCSE)
Concentración de pulpa de arazá sin tratamiento enzimático PCSE 1 ( Replica 1)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de vacío (in Hg)
Presión de entrada de vapor (psi)
Presión de camisa
(psi) Temperatura de
producto (ºC)
Temperatura de agua de
enfriamiento (ºC) Temperatura de
condensados (ºC)1 2 3 Promedio
20 15,00 62,00 10,00 58,00 20,00 45,00 4,7 4,8 4,8 4,830 16,50 70,00 10,00 60,00 20,00 50,00 5,6 5,6 5,6 5,640 17,00 68,00 8,00 58,00 20,00 48,00 6,5 6,4 6,5 6,550 15,00 65,00 10,00 58,00 20,00 50,00 7,5 7,4 7,5 7,560 14,50 70,00 9,00 62,00 20,00 50,00 8,5 8,4 8,5 8,570 14,00 60,00 10,00 62,00 20,00 50,00 9,5 9,6 9,5 9,580 14,80 65,00 10,00 62,00 20,00 50,00 11,1 11,2 11,2 11,2
Promedio 15,26 65,71 9,57 60,00 20,00 49,00
Concentración de pulpa de arazá sin tratamiento enzimático PCSE 2 ( Replica 2)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de vacío (in Hg)
Presión de entrada de vapor (psi)
Presión de camisa
(psi) Temperatura de
producto (ºC)
Temperatura de agua de
enfriamiento (ºC) Temperatura de
condensados (ºC)1 2 3 Promedio
20 16,50 70,00 9,00 60,00 20,00 48,00 5,0 5,0 5,0 5,030 15,50 65,00 12,00 58,00 20,00 50,00 5,8 5,7 5,7 5,740 16,00 62,00 10,00 58,00 20,00 52,00 6,2 6,3 6,3 6,350 15,00 72,50 8,00 62,00 20,00 48,00 7,0 7,0 7,0 7,060 16,00 65,00 10,00 65,00 20,00 50,00 8,3 8,3 8,2 8,370 15,00 68,00 9,00 65,00 20,00 52,00 9,4 9,3 9,3 9,380 17,00 68,00 8,00 62,00 20,00 52,00 10,9 11,0 10,9 10,9
Promedio 15,86 67,21 9,43 61,43 20,00 50,29 Concentración de pulpa de arazá sin tratamiento enzimático PCSE 3 ( Replica 3)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de vacío (in Hg)
Presión de entrada de vapor (psi)
Presión de camisa
(psi) Temperatura de
producto (ºC) Temperatura de
agua de enfriamiento (ºC)
Temperatura de condensados (ºC)
1 2 3 Promedio20 13,00 70,00 10,00 58,00 20,00 46,00 5,2 5,1 5,2 5,230 15,00 70,00 12,00 62,00 20,00 50,00 5,8 5,9 5,8 5,840 15,00 72,50 12,00 65,00 20,00 51,00 6,4 6,5 6,5 6,550 14,00 72,00 10,00 60,00 20,00 48,00 7,2 7,3 7,3 7,360 15,00 75,00 10,00 62,00 20,00 52,00 8,0 7,9 8,0 8,070 17,00 72,00 8,00 58,00 20,00 52,00 9,0 9,0 9,0 9,080 16,00 75,00 10,00 62,00 20,00 52,00 11,4 11,5 11,5 11,5
Promedio 15,00 72,36 10,29 61,00 20,00 50,14
208
VARIABLES REGISTRADAS DURANTE EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CON TRATAMIENTO ENZIMATICO CON RAPIDASE® C80MAX (PCCR)
Concentración de pulpa de arazá con RAPIDASE® C80MAX PCCR 1 ( Replica 1)
Tiempo (min) Presión de vacío (in
Hg) Presión de entrada
de vapor (psi) Presión de
camisa (psi)Temperatura de
producto (ºC) Temperatura de agua de
enfriamiento (ºC) Temperatura de
condensados (ºC) Sólidos solubles (º Brix)
1 2 3 Promedio20 13,50 62,00 10,00 60,00 20,00 45,00 7,3 7,4 7,4 7,430 13,50 70,00 10,00 60,00 20,00 50,00 8,3 8,3 8,4 8,340 14,00 68,00 8,00 58,00 20,00 48,00 9,6 9,7 9,7 9,750 13,00 65,00 10,00 59,00 20,00 50,00 11,3 11,2 11,3 11,3
Promedio 13,50 66,25 9,50 59,25 20,00 48,25
Concentración de pulpa de arazá con RAPIDASE® C80MAX PCCR 2 ( Replica 2)
Tiempo (min) Presión de vacío (in
Hg)
Presión de entrada de vapor (psi)
Presión de camisa (psi)
Temperatura de producto (ºC)
Temperatura de agua de enfriamiento (ºC)
Temperatura de condensados (ºC) Sólidos solubles (º Brix)
1 2 3 Promedio20 13,50 70,00 9,00 60,00 20,00 48,00 7,8 7,9 7,8 7,830 14,00 65,00 12,00 58,00 20,00 50,00 4,4 9,4 9,5 7,840 13,50 62,00 10,00 58,00 20,00 52,00 10,3 10,2 10,3 10,350 13,00 72,50 8,00 62,00 20,00 48,00 11,2 11,1 11,2 11,2
Promedio 13,50 67,38 9,75 59,50 20,00 49,50
Concentración de pulpa de arazá con RAPIDASE® C80MAX PCCR 3 ( Replica 3)
Tiempo (min) Presión de vacío (in
Hg)
Presión de entrada de vapor (psi)
Presión de camisa (psi)
Temperatura de producto (ºC)
Temperatura de agua de enfriamiento (ºC)
Temperatura de condensados (ºC) Sólidos solubles (º Brix)
1 2 3 Promedio20 13,00 70,00 10,00 58,00 20,00 46,00 7,2 7,3 7,3 7,330 13,50 70,00 12,00 62,00 20,00 50,00 8,8 8,9 8,8 8,840 14,00 72,50 12,00 65,00 20,00 51,00 10,1 10,0 10,0 10,050 13,50 72,00 10,00 60,00 20,00 48,00 11,0 11,0 11,0 11,0
Promedio 13,50 71,13 11,00 61,25 20,00 48,75
209
VARIABLES REGISTRADAS DURANTE EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE PULPA DE ARAZÁ CON TRATAMIENTO ENZIMATICO CON PECTINASA OBTENIDA (PCCPO)
Concentración de pulpa de arazá con pectinasa obtenida PCCPO 1 ( Replica 1)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de vacío (in Hg)
Presión de entrada de vapor
(psi)
Presión de camisa
(psi) Temperatura de
producto (ºC)
Temperatura de agua de
enfriamiento (ºC) Temperatura de
condensados (ºC) 1 2 3 Promedio
20 13,00 62,00 10,00 58,00 20,00 45,00 6,1 6,2 6,2 6,230 14,00 70,00 10,00 60,00 20,00 50,00 7,3 7,3 7,4 7,340 15,00 68,00 8,00 58,00 20,00 48,00 8,5 8,5 8,5 8,550 14,50 65,00 10,00 58,00 20,00 50,00 9,7 9,7 9,6 9,760 14,50 70,00 9,00 62,00 20,00 50,00 11,3 11,3 11,3 11,3
Promedio 14,20 67,00 9,40 59,20 20,00 48,60 Concentración de pulpa de arazá con pectinasa obtenida PCCPO 2( Replica 2)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de
vacío (in Hg) Presión de
entrada de vapor (psi)
Presión de camisa
(psi)
Temperatura de producto (ºC)
Temperatura de agua de
enfriamiento (ºC)
Temperatura de condensados (ºC)
1 2 3 Promedio
20 15,00 70,00 9,00 60,00 20,00 48,00 6,6 6,7 6,6 6,630 15,50 65,00 12,00 58,00 20,00 50,00 7,8 7,9 7,8 7,840 15,00 62,00 10,00 58,00 20,00 52,00 9,5 9,4 9,5 9,550 15,00 72,50 8,00 62,00 20,00 48,00 10,0 10,2 10,2 10,160 15,50 65,00 10,00 65,00 20,00 50,00 11,5 11,4 11,4 11,4
Promedio 15,20 66,90 9,80 60,60 20,00 49,60 Concentración de pulpa de arazá con pectinasa obtenida PCCPO 3 ( Replica 3)
Sólidos solubles (º Brix) Tiempo (min) Presión de vacío (in Hg)
Presión de entrada de vapor
(psi)
Presión de camisa
(psi) Temperatura de
producto (ºC) Temperatura de
agua de enfriamiento (ºC)
Temperatura de condensados (ºC)
1 2 3 Promedio20 13,00 70,00 10,00 58,00 20,00 46,00 6,1 6,1 6,1 6,130 15,00 70,00 12,00 62,00 20,00 50,00 8,0 7,9 8,0 8,040 15,00 72,50 12,00 65,00 20,00 51,00 9,2 9,3 9,2 9,250 14,00 72,00 10,00 60,00 20,00 48,00 10,4 10,4 10,4 10,460 15,00 75,00 10,00 62,00 20,00 52,00 11,5 11,4 11,5 11,5
Promedio 14,40 71,90 10,80 61,40 20,00 49,40
210
INTERPOLACIONES DE LOS DATOS NECESARIOS PARA LOS CALCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
Interpolación de Temperatura (Tv) y Entalpía (Hv) de vapor deacuerdo a la presión de entrada (Pv)
Pv1 Pvx (Mpa) Pv2 Tv1 Tvx Tv2 Hv1 Hvx Hv2 PCSE1 0,450 0,456 0,500 147,930 148,402 151,860 2743,900 2744,476 2748,700PCSE2 0,450 0,463 0,500 147,930 148,952 151,860 2743,900 2745,148 2748,700
PCSE3 0,450 0,499 0,500 147,930 151,781 151,860 2743,900 2748,604 2748,700
PCCR1 0,450 0,457 0,500 147,930 148,480 151,860 2743,900 2744,572 2748,700PCCR2 0,450 0,465 0,500 147,930 149,109 151,860 2743,900 2745,340 2748,700
PCCR3 0,450 0,490 0,500 147,930 151,074 151,860 2743,900 2747,740 2748,700
PCCPO1 0,450 0,454 0,500 147,930 148,244 151,860 2743,900 2744,284 2748,700PCCPO2 0,450 0,463 0,500 147,930 148,952 151,860 2743,900 2745,148 2748,700
PCCPO3 0,450 0,496 0,500 147,930 151,546 151,860 2743,900 2748,316 2748,700
Fuente: CENGEL, Yunus. Termodinámica. Tomo 1. Mc Graw Hill. México 1996.pA-12.
Interpolación de la Calor específico del agua en el condensador (Cpc) de acuerdo a la Temperatura vapor (Tp) Tp1 Tpx (K) Tp2 Cpc1 Cpcx Cpc2 PCSE1 320,000 333,150 340,000 4,180 4,185 4,188PCSE2 320,000 334,580 340,000 4,180 4,186 4,188PCSE3 320,000 334,150 340,000 4,180 4,186 4,188PCCR1 320,000 332,400 340,000 4,180 4,185 4,188PCCR2 320,000 332,650 340,000 4,180 4,185 4,188PCCR3 320,000 334,400 340,000 4,180 4,186 4,188PCCPO1 320,000 332,820 340,000 4,180 4,185 4,188PCCPO2 320,000 334,480 340,000 4,180 4,186 4,188PCCPO3 320,000 333,980 340,000 4,180 4,186 4,188
Fuente: CENGEL, Yunus. Termodinámica. Tomo 1. Mc Graw Hill. México 1996.pA-9.
211
Interpolación de Entalpía del vapor saturado dentro del equipo (He), Entalpía del condensado (Hp) y Calor latente de vaporización a (Hfg), deacuerdo a la Temperatura de evaporación del producto (Tp)
Tp1 Tpx Tp2 He1 Hex He2 Hc1 Hcx Hc2 Hfg1 Hfgx Hfg2 PCSE1 60,000 2609,600 251,130 2358,500 PCSE2 60,000 61,430 65,000 2609,600 2612,088 2618,300 251,130 257,116 272,060 2358,500 2354,982 2346,200 PCSE3 60,000 61,000 65,000 2609,600 2611,340 2618,300 251,130 255,316 272,060 2358,500 2356,040 2346,200
PCCR1 55,000 59,250 60,000 2600,900 2608,295 2609,600 230,230 247,995 251,130 2370,700 2360,330 2358,500 PCCR2 55,000 59,500 60,000 2600,900 2608,730 2609,600 230,230 249,040 251,130 2370,700 2359,720 2358,500
PCCR3 60,000 61,250 65,000 2609,600 2611,775 2618,300 251,130 256,363 272,060 2358,500 2355,425 2346,200
PCCPO1 55,000 59,670 60,000 2600,900 2609,026 2609,600 230,230 249,751 251,130 2370,700 2359,305 2358,500 PCCPO2 60,000 61,330 65,000 2609,600 2611,914 2618,300 251,130 256,697 272,060 2358,500 2355,228 2346,200
PCCPO3 60,000 60,830 65,000 2609,600 2611,044 2618,300 251,130 254,604 272,060 2358,500 2356,458 2346,200
Fuente: CENGEL, Yunus. Termodinámica. Tomo 1. Mc Graw Hill. México 1996.pA-10.
Interpolación de la Conductividad térmica del vapor (kv) de acuerdo a la Temperatura vapor (Tv)
Tv1 Tvx Tv2 KV1 KVX KV2 PCSE1 121,100 148,402 148,900 0,684 0,684 0,684PCSE2 121,100 148,952 148,900 0,684 0,684 0,684
PCSE3 148,900 151,781 204,400 0,684 0,682 0,661
PCCR1 121,100 148,480 148,900 0,684 0,684 0,684PCCR2 121,100 149,109 148,900 0,684 0,661 0,661PCCR3 148,900 151,074 204,400 0,684 0,683 0,661
PCCPO1 121,100 148,244 148,900 0,684 0,684 0,684PCCPO2 148,900 148,952 204,400 0,684 0,684 0,661
PCCPO3 148,900 151,546 204,400 0,684 0,683 0,661
Fuente: GEANKOPLIS C.J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. CECSA. México 1999. p951.
212
VALORES DE LOS CALCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA ETAPA DE EVAPORACÓN PARA LA OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ
CONCENTRADA LA VACÍO SIN TRATAMIENTO ENZIMATICO
Variable Unidades PCSE1 PCSE2 PCSE3 PROMEDIONumero de Reynolds Re - 11,60 11,60 11,60 11,60Diámetro del agitador D m 0,43 0,43 0,43 0,43Velocidad de agitación N RPS 2,62 2,62 2,62 2,62Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1092,33 1092,33 1092,33 1092,33Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 45,57 45,57 45,57 45,57Numero de Prandtl Pr - 329,61 329,61 329,61 329,61Calor especifico de la alimentación Cpa J/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,10Viscosidad de la alimentación μa kg/ms 45,57 45,57 45,57 45,57Conductividad térmica de la alimentación ka J/m·s·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Numero de Nusselt f(Re,Pr) .Nu - 23,53 23,53 23,53 23,53Numero de Reynolds Re - 11,60 11,60 11,60 11,60Numero de Prandtl Pr - 329,61 329,61 329,61 329,61
a - 1,00 1,00 1,00 1,00b - 0,50 0,50 0,50 0,50Correlaciones de un agitador tipo ancla sin deflector
(Re=10-300) m - 0,18 0,18 0,18 0,18
Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 45,57 45,57 45,57 45,57Viscosidad del producto a Tw μw kg/m·s 45,57 45,57 45,57 45,57Relación viscosidades μ/μw - 1,00 1,00 1,00 1,00Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13
Numero de Nusselt .Nu - 23,53 23,53 23,53 23,53Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Conductividad térmica de la alimentación ka W/m·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 43,24 43,33 42,89 43,15Coeficiente de geometría esférica (tipo de evaporador) C 0,82 0,82 0,82 0,82Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1092,33 1092,33 1092,33 1092,33Gravedad g m/s2 9,80 9,80 9,80 9,80Calor latente de vaporización a Tv hfg kJ/kg 2358,50 2354,98 2356,04 2356,51Conductividad térmica del vapor kv J/m·s·ºC 0,68 0,68 0,68 0,68Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Viscosidad de la alimentación μw kg/m·s 45,57 45,57 45,57 45,57Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,40 148,95 151,78 149,71Temperatura superficial de la pared Tp ºC 60,00 61,43 61,00 60,81Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 16,25 16,27 16,20 16,24Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13Espesor de la pared x m 0,00 0,00 0,00 0,00Conductividad térmica de la pared (acero inoxidable) kp W/mºC 16,26 16,26 16,26 16,26Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 43,24 43,33 42,89 43,15Calor transferido en el evaporador q W 600,02 594,53 611,38 601,98Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 16,25 16,27 16,20 16,24Área A m2 0,42 0,42 0,42 0,42Temperatura del vapor de la caldera- vapor saturado Tv ºC 148,40 148,95 151,78 149,71Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 60,00 61,43 61,43 60,95
213
VALORES DE LOS CALCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA ETAPA DE EVAPORACIÓN PARA LA OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ
CONCENTRADA AL VACÍO CON TRATAMIENTO ENZIMATICO CON RAPIDASE® C80MAX (PCCR)
Variable Unidades PCCR1 PCCR2 PCCR3 PROMEDIO
Numero de Reynolds Re - 108,26 108,26 108,26 108,26Diámetro del agitador D m 0,43 0,43 0,43 0,43Velocidad de agitación N RPS 2,62 2,62 2,62 2,62Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1017,32 1017,32 1017,32 1017,32Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 4,55 4,55 4,55 4,55Numero de Prandtl Pr - 32,90 32,90 32,90 32,90Calor especifico de la alimentación Cpa J/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,10Viscosidad de la alimentación μa kg/ms 4,55 4,55 4,55 4,55Conductividad térmica de la alimentación ka J/m·s·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Numero de Nusselt f(Re,Pr) .Nu - 33,34 33,34 33,34 33,34Numero de Reynolds Re - 108,26 108,26 108,26 108,26Numero de Prandtl Pr - 32,90 32,90 32,90 32,90
a - 1,00 1,00 1,00 1,00b - 0,50 0,50 0,50 0,50Correlaciones de un agitador tipo ancla sin deflector
(Re=10-300) m - 0,18 0,18 0,18 0,18
Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 4,55 4,55 4,55 4,55Viscosidad del producto a Tw μw kg/m·s 4,55 4,55 4,55 4,55Relación viscosidades μ/μw - 1,00 1,00 1,00 1,00Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13
Numero de Nusselt .Nu - 33,34 33,34 33,34 33,34Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Conductividad térmica de la alimentación ka W/m·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 74,08 72,14 73,84 73,35Coeficiente de geometría esférica (tipo de evaporador) C 0,82 0,82 0,82 0,82Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1017,32 1017,32 1017,32 1017,32Gravedad g m/s2 9,80 9,80 9,80 9,80Calor latente de vaporización a Tv hfg kJ/kg 2360,33 2359,72 2355,43 2358,49Conductividad térmica del vapor kv J/m·s·ºC 0,68 0,66 0,68 0,68Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Viscosidad de la alimentación μw kg/m·s 4,55 4,55 4,55 4,55Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,48 149,11 151,07 149,55Temperatura superficial de la pared Tp ºC 59,25 59,50 61,25 60,00Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 19,27 19,14 19,25 19,22Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13Espesor de la pared x m 0,00 0,00 0,00 0,00Conductividad térmica de la pared (acero inoxidable) kp W/mºC 16,26 16,26 16,26 16,26Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 74,08 72,14 73,84 73,35Calor transferido en el evaporador q W 700,48 700,66 720,76 707,30Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 19,27 19,14 19,25 19,22Área A m2 0,42 0,42 0,42 0,42Temperatura del vapor de la caldera- vapor saturado Tv ºC 148,48 149,11 151,07 149,55Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 61,43 61,43 61,43 61,43
214
VALORES DE LOS CALCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA ETAPA DE EVAPORACÓN PARA LA OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ
CONCENTRADA AL VACÍO CON TRATAMIENTO ENZIMATICO PECTINASA OBTENIDA (PCCPO)
Variable Unidades PCCPO1 PCCPO2 PCCPO3 PROMEDIONumero de Reynolds Re - 83,43 83,43 83,43 83,43Diámetro del agitador D m 0,43 0,43 0,43 0,43Velocidad de agitación N RPS 2,62 2,62 2,62 2,62Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1018,32 1018,32 1018,32 1018,32Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 5,91 5,91 5,91 5,91Numero de Prandtl Pr - 42,74 42,74 42,74 42,74Calor especifico de la alimentación Cpa J/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,10Viscosidad de la alimentación μa kg/ms 5,91 5,91 5,91 5,91Conductividad térmica de la alimentación ka J/m·s·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Numero de Nusselt f(Re,Pr) .Nu - 31,93 31,93 31,93 31,93Numero de Reynolds Re - 83,43 83,43 83,43 83,43Numero de Prandtl Pr - 42,74 42,74 42,74 42,74
a - 1,00 1,00 1,00 1,00b - 0,50 0,50 0,50 0,50Correlaciones de un agitador tipo ancla sin deflector
(Re=10-300) m - 0,18 0,18 0,18 0,18
Viscosidad de la alimentación μa kg/m·s 5,91 5,91 5,91 5,91Viscosidad del producto a Tw μw kg/m·s 5,91 5,91 5,91 5,91Relación viscosidades μ/μw - 1,00 1,00 1,00 1,00Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13
Numero de Nusselt .Nu - 31,93 31,93 31,93 31,93Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Conductividad térmica de la alimentación ka W/m·ºC 0,57 0,57 0,57 0,57Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 69,45 69,55 69,14 69,38Coeficiente de geometría esférica (tipo de evaporador) C 0,82 0,82 0,82 0,82Densidad de la alimentación ρa kg/m3 1018,32 1018,32 1018,32 1018,32Gravedad g m/s2 9,80 9,80 9,80 9,80Calor latente de vaporización a Tv hfg kJ/kg 2359,31 2355,23 2356,46 2357,00Conductividad térmica del vapor kv J/m·s·ºC 0,68 0,68 0,68 0,68Diámetro interno del tanque Dt m 0,51 0,51 0,51 0,51Viscosidad de la alimentación μw kg/m·s 5,91 5,91 5,91 5,91Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,24 148,95 151,55 149,58Temperatura superficial de la pared Tp ºC 59,20 60,60 61,40 60,40Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 18,94 18,95 18,92 18,94Coeficiente de transferencia de calor de la alimentación hi W/m2 ºC 26,13 26,13 26,13 26,13Espesor de la pared x m 0,00 0,00 0,00 0,00Conductividad térmica de la pared (acero inoxidable) kp W/mºC 16,26 16,26 16,26 16,26Coeficiente de transferencia del vapor encamisado hv W/m2 ºC 69,45 69,55 69,14 69,38Calor transferido en el evaporador q W 686,69 692,57 711,91 697,06Coeficiente global de transferencia de calor U W/m2 ºC 18,94 18,95 18,92 18,94Área A m2 0,42 0,42 0,42 0,42Temperatura del vapor de la caldera- vapor saturado Tv ºC 148,24 148,95 151,55 149,58Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 61,43 61,43 61,43 61,43
215
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA PARA EL PROCESO DE OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO SIN TRATAMIENTO
ENZIMATICO
Variable Unidades PCSE1 PCSE2 PCSE3 PROMEDIO
Masa de alimentación ma kg 73,97 73,96 74,40 74,11
Entalpía de alimentación (Ta,xa) Ha kJ/kg 196,62 194,57 197,44 196,21
Calor especifico de la alimentación Cpa kJ/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,10
Temperatura de la alimentación Ta ºC 48,00 47,50 48,20 47,90
Fracción sólida de la alimentación xa - 0,03 0,03 0,03 0,03
Masa de vapor que entra de la caldera mv kg 54,84 54,94 55,52 55,10 Entalpía del vapor de la caldera- vapor saturado (Pv) Hv kJ/kg 2.744,48 2.745,15 2.748,60 2.746,08
Presión de entrada de vapor de la caldera- vapor saturado Pv kPa 453,08 463,43 498,88 471,80
Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,40 148,95 151,78 149,71
Masa de vapor evaporado por el producto me kg 50,40 50,27 50,98 50,55 Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo (Pe,Te) He kJ/kg 2.609,60 2.612,09 2.611,34 2.611,01
Presión del vapor evaporado dentro del equipo Pe kPa 51,68 53,71 50,81 52,06
Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 60,00 61,43 61,00 60,81
Masa del producto mp kg 23,57 23,69 23,42 23,56 Entalpía del producto (Tp,xp) Hp kJ/kg 216,64 221,80 220,25 219,56 Calor especifico del producto Cpp kJ/kg ºC 3,61 3,61 3,61 3,61 Temperatura del producto Tp ºC 60,00 61,43 61,00 60,81 Fracción sólida del producto xp - 0,16 0,16 0,16 0,16 Masa del vapor condensado mc=mv kg 54,84 54,94 55,52 55,10 Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado Hc kJ/kg 251,13 257,12 255,32 254,52
Masa de agua gastada en el condensador mw kg 772,65 746,06 762,17 760,29 Calor específico del agua en el condensador Cpc kJ/kg ºC 4,19 4,19 4,19 4,19 Temperatura de entrada del agua al condensador T1 ºC 20,00 20,00 20,00 20,00
Temperatura del agua de salida en el condensador T2 ºC 60,00 61,43 61,00 60,81
Economía de vapor Ev - 0,92 0,92 0,92 0,92
Calor cedido por el vapor Qv kJ 139.999,19 140.274,85 141.942,12 140.739
Calor ganado por la pulpa Qpu kJ 122.899,08 127.673,04 120.781,03 123.784
Calor perdido Qpe kJ 17.100,11 12.601,82 21.161,08 16.954
216
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA PARA EL PROCESO DE OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO CON TRATAMIENTO
ENZIMATICO CON RAPIDASE® C80MAX (PCCR)
Variable Unidades PCCR1 PCCR2 PCCR3 PROMEDIO
Masa de alimentación ma kg 75,43 75,76 75,87 75,690
Entalpía de alimentación (Ta,xa) Ha kJ/kg 197,03 197,85 197,24 197,372
Calor especifico de la alimentación Cpa kJ/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,096
Temperatura de la alimentación Ta ºC 48,10 48,30 48,15 48,183
Fracción sólida de la alimentación xa - 0,03 0,03 0,03 0,031
Masa de vapor que entra de la caldera mv kg 43,22 43,31 43,76 43,429 Entalpía del vapor de la caldera- vapor saturado (Pv) Hv kJ/kg 2.744,57 2.745,34 2.747,74 2.745,884
Presión de entrada de vapor de la caldera- vapor saturado Pv kPa 456,78 464,53 490,39 470,567
Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,48 149,11 151,07 149,554 Masa de vapor evaporado por el producto me kg 38,21 38,25 38,46 38,303 Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo (Pe,Te) He kJ/kg 2.608,30 2.608,73 2.611,78 2.609,600
Presión del vapor evaporado dentro del equipo Pe kPa 45,72 45,72 45,72 45,725 Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 59,25 59,50 61,25 60,000 Masa del producto mp kg 37,23 37,52 37,41 37,386 Entalpía del producto (Tp,xp) Hp kJ/kg 218,30 219,23 225,67 221,068 Calor especifico del producto Cpp kJ/kg ºC 3,68 3,68 3,68 3,684 Temperatura del producto Tp ºC 59,25 59,50 61,25 60,000 Fracción sólida del producto xp - 0,14 0,14 0,14 0,142 Masa del vapor condensado mc=mv kg 43,22 43,31 43,76 43,429 Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado Hc kJ/kg 248,00 249,04 256,36 251,133
Masa de agua gastada en el condensador mw kg 621,05 618,25 596,89 612,064 Calor específico del agua en el condensador Cpc kJ/kg ºC 4,18 4,19 4,19 4,185 Temperatura de entrada del agua al condensador T1 ºC 20,00 20,00 20,00 20,000 Temperatura del agua de salida en el condensador T2 ºC 59,25 59,50 61,25 60,000
Economía de vapor Ev - 0,88 0,88 0,88 0,882
Calor cedido por el vapor Qv kJ 110.329 110.597 111.834 110.920
Calor ganado por la pulpa Qpu kJ 109.454 109.445 109.506 109.469
Calor perdido Qpe kJ 874 1.152 2.328 1.451
217
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA PARA EL PROCESO DE OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO CON TRATAMIENTO
ENZIMATICO PECTINASA OBTENIDA (PCCPO)
Variable Unidades PCCPO1 PCCPO2 PCCPO3 PROMEDIO
Masa de alimentación ma kg 74,71 73,86 72,46 73,68
Entalpía de alimentación (Ta,xa) Ha kJ/kg 197,65 196,62 198,18 197,48
Calor especifico de la alimentación Cpa kJ/kg ºC 4,10 4,10 4,10 4,10
Temperatura de la alimentación Ta ºC 48,25 48,00 48,38 48,21
Fracción sólida de la alimentación xa - 0,03 0,03 0,03 0,03
Masa de vapor que entra de la caldera mv kg 48,07 50,59 48,85 49,17 Entalpía del vapor de la caldera- vapor saturado (Pv) Hv kJ/kg 2.744,28 2.745,15 2.748,32 2.745,92
Presión de entrada de vapor de la caldera- vapor saturado Pv kPa 461,95 461,26 495,73 472,98
Temperatura del vapor saturado de la caldera Tv ºC 148,24 148,95 151,55 149,58 Masa de vapor evaporado por el producto me kg 43,33 45,79 44,20 44,44 Entalpía del vapor saturado evaporado en el equipo (Pe,Te) He kJ/kg 2.609,03 2.611,91 2.611,04 2.610,66
Presión del vapor evaporado dentro del equipo Pe kPa 48,10 51,48 48,77 49,45 Temperatura del vapor evaporado dentro del equipo Te ºC 59,20 60,60 61,40 60,40
Masa del producto mp kg 31,38 28,07 28,26 29,23 Entalpía del producto (Tp,xp) Hp kJ/kg 214,29 219,35 222,25 218,63 Calor especifico del producto Cpp kJ/kg ºC 3,62 3,62 3,62 3,62 Temperatura del producto Tp ºC 59,20 60,60 61,40 60,40 Fracción sólida del producto xp - 0,16 0,16 0,16 0,16 Masa del vapor condensado mc=mv kg 48,07 50,59 48,85 49,17 Entalpía del condensado (Pv) liquido saturado Hc kJ/kg 249,75 256,70 254,60 253,68
Masa de agua gastada en el condensador mw kg 691,85 702,02 663,59 685,82 Calor específico del agua en el condensador Cpc kJ/kg ºC 4,19 4,19 4,19 4,19 Temperatura de entrada del agua al condensador T1 ºC 20,00 20,00 20,00 20,00 Temperatura del agua de salida en el condensador T2 ºC 59,20 60,60 61,40 60,40
Economía de vapor Ev - 0,90 0,91 0,90 0,90
Calor cedido por el vapor Qv kJ 122.693 129.172 124.877 125.581
Calor ganado por la pulpa Qpu kJ 114.715 122.533 116.263 117.837
Calor perdido Qpe kJ 7.978 6.639 8.614 7.744
218
CONSUMO DE ENERGÍA POR EL EVAPORADOR PARA EL PROCESO DE OBTENCION DE PULPA DE ARAZÁ CONCENTRADA AL VACÍO.
Consumo de energía Unidades Valor Agitador Hp 1,5 Bomba de vació Hp 1,4 Torre de enfriamiento Hp 1,8 Torre de condensación Hp 2
Variable Unidades PCSE1 PCSE2 PCSE3 PROMEDIO PCCR1 PCCR2 PCCR3 PROMEDIO PCCPO1 PCCPO2 PCCPO3 PROMEDIO
Tiempo de evaporación tev h 1,33 1,33 1,33 1,33 0,83 0,83 0,83 0,83 1,00 1,00 1,00 1,00 Consumo de energía por el agitador. Ca h 1,87 1,87 1,87 1,87 1,17 1,17 1,17 1,17 1,40 1,40 1,40 1,40
Consumo de energía de la bomba de vació. Ceb kW h 1,74 1,74 1,74 1,74 1,09 1,09 1,09 1,09 1,31 1,31 1,31 1,31
Consumo de energía de la torre de enfriamiento. Cee kW h 2,24 2,24 2,24 2,24 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,68 1,49
Consumo de energía de la torre de condensación. Cec kW h 2,49 2,49 2,49 2,49 1,55 1,55 1,55 1,55 1,55 1,55 1,87 1,66
Energía total consumida CTe kW h 8,33 5,21 5,85
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ANEXO G
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