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IMPREGNACIÓN AL VACÍO DE BETACAROTENO EN PLACAS DE MANZANA

Santacruz-Vázquez C.1 Santacruz-Vázquez V; Jaramillo-Flores E.; Welti- Chanes J.; Gutiérrez-López G.

RESUMEN La impregnación osmótica a vacío ha sido diseñada a fin de mantener las características del

producto fresco, razón por la que se hace uso de una solución isotónica con valores de aw

semejantes a los del producto fresco. Durante el proceso de impregnación a vacío, el producto es

sometido al efecto de la aplicación de una presión reducida por un tiempo t1, mientras que el resto

del tiempo t2 sufre un mecanismo de relajación causado por el restablecimiento de la presión

atmosférica. La impregnación al vacío, se ha reportado que es una operación para incorporar

ingredientes en una estructura sólida porosa donde el gas presente en los espacios intercelulares

se comprime cuando el líquido exterior penetra como resultado de la acción capilar o por efecto

combinado de la acción capilar y los gradientes de presión impuestos al sistema. Por lo que el

objetivo de este trabajo es realizar la impregnación de β-caroteno en manzana mediante

impregnación al vacío. Al utilizar la impregnación al vacío (IV) con solución isotónica se obtuvo

un producto lo suficientemente poroso para impregnar la mayor cantidad de caroteno (27 mg de

caroteno/ g s. s.) con respecto a otros tratamientos estudiados. La fracción másica impregnada se

verificó a presiones reducidas de 130 mbar= 97.50 mm Hg debido a que probablemente exista

una menor deformación de la muestra a estas condiciones, asociada a una mayor impregnación

del producto.

1 Instituto Politécnico Nacional. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. México, D. F. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Instituto Politécnico Nacional. Prol. Carpio y Plan de Ayala s/n. C. P. 11340. México, D.F.

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INTRODUCCIÓN Uno de los principales retos de la ciencia y tecnología de los alimentos es proveer alimentos

nutritivos aceptables sensorialmente incluyendo productos enriquecidos con minerales,

vitaminas, metabolitos, antioxidantes o compuestos activos. Los alimentos que contienen

cantidades significativas de provitamina A, han recibido considerable atención dada la

importancia que tienen en la nutrición y salud humana y en el desarrollo de alimentos

enriquecidos. Muchos de los tejidos vegetales por su naturaleza estructural pueden ser

impregnados y ser así enriquecidos mediante algunas tecnologías y operaciones de reciente

aplicación.En los últimos años numerosos trabajos se han centrado en el estudio de la

deshidratación osmótica a vacío (DOV), observándose cinéticas de transferencia de materia más

rápidas que cuando la operación se realiza en condiciones de presión atmosférica (DO). La mayor

rapidez de la cinética de pérdida de agua, permite trabajar a temperaturas más bajas sin pérdida

importante en el rendimiento del proceso, lo que mejora en gran medida las propiedades

sensoriales de la frutas procesadas, respecto a las obtenidas por el método de deshidratación

osmótica tradicional. El mecanismo hidrodinámico (HDM), resulta ser el responsable de la

impregnación a vacío (IV) de alimentos porosos. Basándose en una estructura porosa, Fito y

Pastor (1994) explican fenomenológicamene el mecanismo hidrodinámico (HM). Según estos

autores, lo que ocurre al producto cuando se sumerge en un líquido y se somete a presiones

subatmosféricas es que el gas ocluído en sus poros sufre una expansión para equilibrarse con la

presión impuesta al sistema, lo que implica por una parte, un nivel de desgasificación de la

estructura porosa del alimento, función de la presión aplicada y por otra, una penetración del

líquido por capilaridad una vez alcanzado el equilibrio de presiones en el sistema.

Posteriormente, cuando se insatura la presión atmosférica, se crea un nuevo gradiente de

presiones que actúa como fuerza impulsora y hace que los espacios intercelulares o poros se

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llenen parcialmente de líquido. La cantidad de líquido que impregne la estructura dependerá del

nivel de desgasificación y por lo tanto de la presión de trabajo. Esta penetración de líquido es

reversible y está controlada por la compresión o expansión del gas ocluido en los espacios

intercelulares. Además de variaciones en la composición, los cambios de presión producen

cambios considerables en la estructura, debido a las propiedades viscoelásticas de los alimentos

lo que ha llevado a la conclusión de que el HDM pude tener lugar acoplado con fenómenos de

deformación-relajación (DRF) en la matriz sólida del alimento poroso. La actuación del HDM y

DRP estará muy afectada por la microestructura del alimento y sus propiedades mecánicas,

pudiendo a su vez ambos fenómenos provocar importantes cambios en las propiedades físicas del

producto.

METODOLOGÍA

Se el proceso al impregnar con una solución isotónica con respecto a la manzana. Se realizaron

cuatro experimentos trabajando a 25 °C, a cuatro presiones diferentes (97, 195, 292, 390 mm

Hg). Posteriormente se determinó el efecto del tiempo de aplicación de vacío (10 y 15 minutos) a

una presión reducida constante y tiempo de aplicación de presión atmosférica (5, 10, 15 minutos).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de las determinaciones se presentan por triplicado para cada tratamiento en el

cuadro 1 La cantidad de caroteno impregnada en función del tiempo de aplicación de vacío y de

la presión atmosférica se presenta en la figura 1.

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EFECTO DEL TIEMPO EN LA APLICACIÓN DE LA PRESIÓN REDUCIDA.

CUADRO 1. Datos Experimentales correspondientes a la Impregnación a vacío (p=97 mm Hg)

05

101520253035

0 1 2 3 4 5 6

Sistema

Gan

anci

a de

car

oten

o (m

g/g

.s.s.)

FIGURA 1. Ganancia de caroteno para cada tratamiento en función del tiempo de aplicación de presión reducida

EFECTO DE LA MAGNITUD DE LA PRESIÓN REDUCIDA

CUADRO 2. Datos Experimentales correspondientes a la Impregnación a vacío en función de la presión reducida.

Sistema Tiempo (min) Masa de solución

(g)

Masa de caroteno

(g)

Masa de agua (g)

Masa de sólidos

(g)

X

εεεεe

1 T1=15 T2=5 1.07 0.011 0.923 0.125 0.136 19.34

2 T1=15 T2=10 1.24 0.013 1.066 0.116 0.188 22.51

3 T1=15 T2=15 1.32 0.014 1.138 0.153 0.201 24.0

4 T1=10 T2=15 1.39 0.015 1.195 0.162 0.211 25.2

5 T1=5 T2=15 1.18 0.012 1.017 0.137 0.179 21.4

Sistema Presión (mbar) T1=10 min; T2=10 min

Masa de solución

(g)

Masa de caroteno

(g)

Masa de agua (g)

Masa de sólidos

(g)

X εεεεe

1 P=97.5 mm Hg 1.146 0.012 0.975 0.134 0.174 20.8

2 P=195.1 mm Hg 1.09 0.011 0.927 0.128 0.160 23.3

3 P=292.5 mm Hg 0.69 0.007 0.586 0.081 0.104 20.55

4 P=390 mm Hg 0.399 0.004 0.337 0.046 0.060 17.52

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El restablecimiento de la presión atmosférica permite la penetración del líquido, acoplada a una

deformación-relajación de la estructura del sólido, debida a los cambios de presión. La fracción

másica mas impregnada se verifica a presiones reducidas de 97.5 mm Hg debido a que

probablemente exista una menor deformación de la muestra a estas condiciones asociada a una

mayor impregnación del producto.

05

1015202530

0 2 4 6Sistema

Car

oten

o im

preg

nado

(mg/

g s.

s. in

icia

l)

FIGURA 2. Ganancia de caroteno para cada tratamiento en función de la presión reducida aplicada ( t1= 10 minutos; t2= 10 minutos).

CONCLUSIONES

Al utilizar la impregnación al vacío (IV) con solución isotónica se obtuvo un producto lo

suficientemente poroso para impregnar la mayor cantidad de caroteno (27 mg de caroteno/ g s. s.)

con respecto a los otros tratamientos estudiados.

BIBLIOGRAFÍA

1. Mathews-Roth, M., 1985. Carotenoids and cancer prevention-experimental and epidiological studies. Pure

Applicated Chemistry. 51. pp. 649-660.

2. Fito P., Chiralt A. , Betoret N., Gras M., Chafer M., Martínez-Monzó J., Andrés A., Vidal D., 2001a. Vacuum

impregnation and osmotic dehydration ion matrix engineering: Application in functional fresh food development.

Journal of Food Engineering 46. pp. 175-183.3. Fito, P. y Chiralt, A., 2003. Food Matrix Engineering: the use of the

water-structure-funcionality in sample in dried food product development. Food Science Technology International.

2003. 9. pp.151-6.