Tesis0299ia by MAOSABO

EFECTO DE LA DESHIDRATACIÓN POR AIRE CALIENTE SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS Y COLORIMÉTRICAS DE ESTRELLAS DE CARAMBOLO (Averrhoa carambola)

ADRIANA MARÍA ESPINOSA VARGAS YEINI SIRLENY GONZÁLEZ MATTA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

EFECTO DE LA DESHIDRATACIÓN POR AIRE CALIENTE SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS Y COLORIMÉTRICAS DE ESTRELLAS DE CARAMBOLO (Averrhoa carambola)

ADRIANA MARÍA ESPINOSA VARGAS YEINI SIRLENY GONZÁLEZ MATTA

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO EN INGENIERÍA DE ALIMENTOS

DIRECTORA NIDIA CASAS FORERO

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA ÉNFASIS ALIMENTOS BOGOTÁ 2014 2

TRABAJO DE GRADO INGENIERÍA DE ALIMENTOS 2014

NOTA DE ACEPTACIÓN ______________________ ______________________ ______________________ ______________________ ______________________

____________________________ ING ____________________________ ING ____________________________ ING

AGRADECIMIENTOS

A la Fundación Universitaria Agraria de Colombia - UNIAGRARIA y el programa de Ingeniería de Alimentos. Al laboratorio, planta piloto de Ingeniería de Alimentos y a sus funcionarios quienes facilitaron el préstamo de las instalaciones y equipos para varias pruebas experimentales. A la ingeniera Nidia Casas, directora de trabajo de grado; por su gran apoyo y orientación durante el desarrollo de la misma. Su experiencia, dedicación, amistad y confianza fueron parte fundamentales para la realización de este trabajo. A todos los profesores que durante toda la carrera profesional aportaron un grano de arena en nuestra formación. A todas las directivas de la Fundación universitaria Agraria, por su apoyo y colaboración para la realización de esta investigación. A los jurados de evaluación presentes en las ponencias por sus valiosas observaciones y sugerencias en la construcción y mejora del trabajo.

DEDICATORIA

A Dios creador del universo y dueño de mi vida quien me permite construir y hacer realidad cada uno de mis sueños. Con todo mi amor para mis padres a quienes les debo todo, agradezco por su inmenso cariño, dedicación y apoyo incondicional. Sin límite de esfuerzo, han sacrificado gran parte de sus vidas para alcanzar mis metas, son ustedes verdaderamente los dueños de este título. A mí querido hermano por su apoyo, amor, compañía y comprensión en todo momento. A toda mi familia por sus consejos, ánimo, respaldo, confianza y amor que siempre me han brindado. A mis compañeras Adri, Pau, Nayi, Lis, Juli y Carlos gracias por todos los momentos compartidos, un trayecto de vivencias que nunca olvidare. A mis amigos Alejo, Andre, George, Sirley, Pau y Oscar gracias por ser parte de este sueño; siempre han sido mi centro de motivación. A mis compañeros de trabajo, calidad grupo éxito industria, por su colaboración y aprendizaje. Finalmente, mi más profundo agradecimiento a todas aquellas personas, que hicieron posible cumplir este sueño. Dios les bendiga! “Mira que te mando que te esfuerces y seas valiente; no temas ni desmayes, porque Jehová tu Dios estará contigo en donde quiera que vayas” Josué: 1:9 Por todo lo que significa concluir este trabajo y cerrar ciclos en mi vida. Con cariño! Yeini Sirleny González Matta

DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a Dios, por darme la vida y acompañarme día a día. A mis padres quienes son mi vida entera, por ser un gran apoyo, ejemplo a seguir y fortaleza en el cumplimiento de una etapa más de mi vida. A mis hermanos por su compañía y consejos, que a pesar de nuestras diferencias en opiniones, somos una sola unión para nuestro hogar. A mi Abuela Ana quien me ha dado todo su amor, ánimo y paciencia, en los momentos más difíciles de la vida. Y a toda mi familia quien estuvo en cada una de las partes de este rompecabezas que ha culminado. A mis compañeras Sirleny, Lisseth, Nayibe, Julieth, Paula y Carlos quienes han compartido parte de sus vivencias conmigo. Y todos aquellos que han sido una motivación para terminar esta etapa más de mi vida!!! Adriana María Espinosa Vargas

RESUMEN Los cambios en el color y el nivel de encogimiento son factores clave en la evaluación de la calidad de los productos deshidratados, debido a que estos son fenómenos físicos característicos del secado, y su nivel de cambio, están relacionado con la perdida de agua durante el proceso. Por tanto este trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto de la temperatura de secado convectivo (60°C-70° C) sobre el nivel de encogimiento y los cambios de color en las estrellas de carambolo a dos espesores (5 y 10 mm). El seguimiento de los cambios de color y de encogimiento durante el tiempo de secado se realizó empleando análisis de imágenes, el cambio de color se expresó como la diferencia de color - ∆E y el nivel de encogimiento. Los resultados del parámetro diferencia total de color (∆E) muestra correlación directa con el tiempo y la velocidad de secado, siendo la condición de secado 70°C y la muestra con un espesor de 5mm la que permite obtener un producto con mejores características de calidad y una mejor percepción sensorial. En relación al nivel de encogimiento de las muestras de carambolo está directamente relacionado con la velocidad de pérdida de humedad, siendo la condición de secado a 70°C y espesor de la muestra de 5mm de espesor, la que presenta mayor pérdida de humedad y menor nivel de encogimiento, lo cual favorece la calidad final del producto y su estabilidad durante el tiempo de almacenamiento. Finalmente se evidencia una correlación lineal, para los cambios morfométricos entre el área y velocidad de secado y para los colorimétricos entre coordenada a* y velocidad de secado. Palabras claves: Color, encogimiento, secado convectivo, carambolo.

ABSTRACT The changes in the color and in the level of shrinkage are key factors in the evaluation of the quality of the dehydrated products, because these are physical phenomena typical of the drying, and its change level is related to the water loss during the process. Therefore this work takes as a target to evaluate the effect of the temperature of drying convective (60 °70 ° C) on the level of shrinkage and the changes of color in the stars fruit to two thicknesses (5 and 10 mm). The pursuit of the changes of color and of shrinkage during the drying time was realized using images analysis, the change of color expressed itself like the color difference - ∆E and the shrinkage level. The results of the parameter sample differentiates whole of color (∆E) direct interrelation with the time and the drying speed, being the drying condition 70°C and the sample with a thickness of 5mm the one that allows to obtain a product with better characteristics of quality and a better sensory perception. As regards the level of shrinkage of the samples of carambolo it has direct bearing on the speed of loss of Moisture, being the drying condition to 70°C and thickness of the sample of 5mm of thickness, major loss of moisture and less level of shrinkage, which favors the final quality of the product and its stability during the storage time. Finally there's a clear linear correlation. For morphometric changes between the area and speed of drying; and for the colorimetric between coordinate to a* and drying speed Keywords: Color, shrinkage, drying convectivo, carambolo.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 11

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 13

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN .......................................................................... 13

JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................ 14

OBJETIVOS ................................................................................................................ 15 5.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 15 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 15

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 16 6.1.1 Origen y principales productores de carambolo ................................................. 16 6.1.2Descripción .......................................................................................................... 16 6.1.7 Crecimiento y desarrollo ..................................................................................... 19 6.1.8 Normatividad....................................................................................................... 20 6.1.9 Usos ..................................................................................................................... 21 6.1.10Sinonimia Internacional ..................................................................................... 21 6.2 SECADO ................................................................................................................... 22 6.2.1Deshidratación por aire caliente ........................................................................... 23 6.2.2 Estabilidad de los alimentos deshidratados ......................................................... 23 6.2.3 Cinética de secado ............................................................................................... 24 6.2.4 Curvas de velocidad de secado ........................................................................... 24 6.3 Análisis de imágenes ................................................................................................ 25 6.3.1 Medición de las características colorimétricas .................................................... 27 6.3.2Otros estudios morfométricos y colorimétricos de secado .................................. 27

METODOLOGÍA ........................................................................................................ 31 7.1 Adquisición de la muestra ....................................................................................... 31 7.1.1 Preparación de las muestras ................................................................................ 31 7.1.2 Ensayos para estandarización de metodología .................................................... 31 7.2 Proceso de secado .................................................................................................... 32 7.2.1 Cinética de secado ............................................................................................... 32 7.2.2 Modelación .......................................................................................................... 33 9

7.3 Diseño experimental ................................................................................................. 33 7.4 Métodos ...................................................................................................................... 34 7.4.1Parámetros fisicoquímicos ................................................................................... 34 7.4.2 Parámetros morfométricos ................................................................................. 34 7.4.3 Parámetros colorimétricos .................................................................................. 36 7.4.4 Análisis sensorial ................................................................................................ 37 8.

RESULTADOS ............................................................................................................ 38 8.1.1 Determinación de número de muestras a analizar............................................... 38 8.1.2 Cuantificación de parámetros morfométricos ..................................................... 39 8.1.3 Cuantificación de parámetros colorimétricos.................................................... 43 8.2.1 Caracterización de carambolo en fresco ............................................................ 45 8.2.2 Caracterización de estrellas de carambolo posteriores al secado ....................... 46 8.3.1 Modelación .......................................................................................................... 48 8.5 Cambios Colorimétricos .......................................................................................... 55 8.6 Correlación ................................................................................................................. 60 8.7 Análisis Sensorial .................................................................................................... 62

CONCLUSIONES ....................................................................................................... 64

10.

RECOMENDACIONES ........................................................................................... 65

11.

DIVULGACIÓN DEL TRABAJO ........................................................................... 66

12.

REFERENCIAS ........................................................................................................ 67

INTRODUCCIÓN Hoy en día los consumidores buscan en los alimentos practicidad, calidad y bienestar. Motivo por el cual la industria alimentaria actualmente se encuentra gestionando el fortalecimiento en estos temas, para responder a estas necesidades con los productos deshidratados. El Carambolo (Averrhoa carambola L.) es una baya carnosa, de superficie cerosa, y considerada una fruta exótica, la cual en corte transversal presenta la geometría de una estrella de 5 picos. La pulpa tiene un color amarillo, es translúcida, crujiente y jugosa Tello, O. García, R. y Vásquez, O. (2002) y altamente apetecida por sus características sensoriales. Es una fruta nativa de Asia Tropical, se encuentra distribuida en países como Filipinas, Sur de Florida, China, India, América Tropical, Indonesia, Malasia, Tailandia y otros países tropicales. En Colombia, aunque no hay grandes cultivos, existe una amplia distribución en los departamentos de Valle del Cauca, Córdoba, Antioquia, Caldas, Quindío, Tolima y en la región de la Amazonia. En los cuales se tiene dos picos de producción (Entre agosto y octubre y la segunda de Abril a Junio) pero produce frutos esporádicamente Villegas, B. (1998). Actualmente a nivel industrial no se tiene gran aprovechamiento y tampoco existen grandes estudios sobre las características de esta fruta. Lo cual la hace atractiva para obtener gran variedad de productos procesados que permitan extender su vida útil, teniendo un alto valor nutricional con bajo aporte calórico. El secado es una alternativa de conservación que permite aumentar la estabilidad, sin embargo este proceso provoca ciertos cambios físicos, químicos y sensoriales en el producto, como la formación de un pigmento marrón, generando pérdida de valor comercial del producto. Consecuencia del estrés térmico e hídrico al que se ve sometido el tejido vegetal durante todo el proceso. El grado en que ocurren estos cambios depende de la composición del alimento y de condiciones de secado Pérez, R. Daniel, E. (2010). La técnica de procesamiento de imágenes digitales es una opción para determinar parámetros cuantitativos del producto y a la vez se incluyen métodos de evaluación de calidad que estén directamente relacionados con la percepción del consumidor; favorecen la inspección visual, a través de un sistema a bajo costo, tanto de operación como de instalación, flexibilidad de adaptación a diferentes entornos, alta velocidad de operación, fácil programación y objetividad, no requiere contacto físico con la muestra y permite un almacenamiento fácil de la información que podrá ser utilizada posteriormente. Además, es un método no destructivo que permite la evaluación en línea 11

de la calidad final de cada producto y caracterizar los cambios físicos en función de parámetros como: volumen, área, tamaño y color como se relaciona en los resultados obtenidos mediante secado en frutas como plátano, kiwis, piña, manzanas, duraznos, y mango, en los que se han mostrado una correlación entre las variables de perímetro, diámetro factor de forma y coordenadas de color: luminosidad L*, a*,b*; H*, croma* Kang, M., Yan-Jun, Z. and Jian-Gang, L. (2000) Por tanto, el objetivo de este trabajo es evaluar el efecto del secado convectivo sobre el encogimiento y el color de estrellas de carambolo y encontrar si existe correlación entre todas las variables a evaluar.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El carambolo (Averrhoa carambola) es considerada una fruta exótica, que al ser cortada transversalmente se obtienen rodajas en forma de estrella de cinco puntas, hoy en día la continua producción del fruto trae como consecuencia una concentración de materia prima en su cosecha y solo se ha recurrido a la obtención de pulpas y productos derivados de ellos como son las jaleas, mermeladas y néctar Hernández. Ossa, Z. Perdomo, L. (2011). Esta fruta tiene un alto valor nutricional con bajo aporte calórico, haciendo que sea aceptada por gran parte de consumidores que buscan productos con características sensoriales llamativas relacionadas con forma y sabor; por lo cual, recurrir a la deshidratación por aire caliente como método de conservación se convierte en una buena alternativa para cubrir con las necesidades de los consumidores. Actualmente ha crecido la demanda de consumidores que buscan calidad y a la vez practicidad en un mismo producto, lo cual hace necesario una inspección visual en la producción de alimentos de manera que se pueda ofrecer productos que cumplan con las características de calidad. Durante la deshidratación de frutas se producen cambios en sus propiedades físicas y funcionales; las cuales no son fáciles de evaluar, ya que no existe un mecanismo con una baja inversión, que permita realizar de manera rápida un seguimiento de su calidad a lo largo del proceso de deshidratación, principalmente en factores como cambios en el tamaño, color y textura. La percepción visual es la única información directa que el consumidor recibe cuando compra un alimento, razón por lo cual en los últimos años se evidencia el uso de un sistema de captura y análisis de imágenes para lograr cuantificar estos cambios en los productos que percibe el consumidor; ya que estos proveen una alternativa a la inspección visual económica y de fácil análisis. Por tanto, en este estudio se busca establecer un método de captura y análisis de imágenes para evaluar el efecto del proceso de deshidratación de carambolo frente a los cambios morfométricos y colorimétricos, como una herramienta para determinar la calidad final del producto. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Qué correlación existe entre la cinética de secado y los cambios morfométricos y colorimétricos de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola) durante la deshidratación por aire caliente?

JUSTIFICACIÓN

Hoy en día los consumidores buscan alimentos que ofrezcan practicidad, calidad y bienestar, por lo cual las industrias alimenticias han realizado esfuerzos en relación a este tema para responder a estas necesidades con los productos deshidratados. A pesar que el carambolo (Averrhoa carambola) es una fruta tropical exótica con altos beneficios nutritivos como sus niveles de vitaminas A y C, actualmente no tiene gran aprovechamiento a nivel industrial, ni grandes estudios sobre las características de esta fruta. Por lo cual, buscar una alternativa para extender su vida útil a través de procesos de secado por ser una operación sencilla y económica, se convierte en una buena opción para iniciar su proceso de industrialización y así a la vez se incluir métodos de evaluación de calidad que estén directamente relacionados con la percepción del consumidor, favorecen la inspección visual a través de un sistema a bajo costo, tanto de operación como de instalación, flexibilidad de adaptación a diferentes entornos, alta velocidad de operación, fácil programación y objetividad, no requiere contacto físico con la muestra y permite un almacenamiento fácil de la información, que podrá ser utilizada posteriormente. Además, es un método no destructivo que permite evaluación en línea de la calidad final de cada producto.

OBJETIVOS

5.1 Objetivo General 

Evaluar el efecto de la deshidratación por aire caliente sobre las características morfométricas y colorimétricas de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola)

5.2 Objetivos Específicos 

Estandarizar la metodología de captura y el análisis de imagen digital para la caracterización morfométrica y colorimétrica de estrellas de carambolo.



Evaluar el efecto de las condiciones de temperatura de secado y espesor de estrellas de carambolo en la cinética de deshidratación de estrellas de carambolo.



Determinar el cambio en las características fisicoquímicas, morfométricas, colorimétricas y sensoriales en las estrellas de carambolo durante el proceso de secado como parámetro de calidad.



Establecer una correlación entre los cambios de los atributos morfométricos, colorimétricos y la cinética de secado para determinar la interrelación de estos factores.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 6.1 Carambolo 6.1.1 Origen y principales productores de carambolo Esta fruta es nativa de Asia Tropical, se encuentra distribuida en países como Filipinas, Sur de Florida, China, India, América Tropical, Indonesia, Malasia, Tailandia y otros países tropicales. En Colombia, aunque no hay grandes cultivos, existe una amplia distribución en los departamentos de Valle del Cauca, Córdoba, Antioquia, Caldas, Quindío, Tolima y en la región de la Amazonia. En los cuales se tiene dos picos de producción (Entre agosto a octubre, y la segunda de Abril a Junio) y el resto de tiempo produce frutos esporádicamente. Después de 5 años de siembra se cuenta con una producción de 100 libras por árbol, de 8-10 años los árboles producen 200-300 libras por árbol, de 12-13 años es de 300-400 la producción o más de fruta por año. En Colombia el carambolo produce 351.4 Kg/año/árbol, cuatro veces más que la media de otros cultivares utilizados aquí en Colombia en cultivos, sin estar en su máximo. Villegas, B. (1998). 6.1.2Descripción El carambolo (Averrhoa carambola L.) es considerado como una fruta exótica, que al ser cortada transversalmente se obtienen rodajas en forma de estrella de cinco puntas de allí su denominación “fruto estrella”. Es una baya carnosa dividida en 4 o 5 celdas de superficie cerosa. La pulpa tiene un color amarillo claro-oscuro, es translúcida, crujiente, jugosa y sin fibras, con una longitud que oscila entre 7 y 12 cm. Existen dos tipos principales de carambolas, dulces y ácidas. Navarro, B. (2011). 6.1.3 Clasificación taxonómica El carambolo pertenece al reino vegetal, ubicado en la clase de la dicotiledónea, del orden de las geraniales, dentro de la familia botánica de las Oxalidácea, perteneciendo al género Averrhoa, ubicándose en la familia carambola L, adquiriendo el nombre científico de Averrhoa carambola. Su árbol es un arbusto tropical perenne de 3 a 5 m de altura. Las hojas se encuentran distribuidas a lo largo de las ramas, de 8-18 cm de longitud. Tiene inflorescencias cortas, axilares o en el lugar que ocupaban las hojas anteriores, sobre pedúnculos de 1 cm de largo. Navarro, B. (2011).

6.1.4 Composición nutricional Su componente mayoritario es el agua, en la Tabla 1 se muestra la composición nutricional del carambolo según la FAO contiene pequeñas cantidades de hidratos de carbono simples y aún menores de proteínas y grasas, por lo que su valor calórico es muy bajo. Tabla 1. Composición nutricional en 100g de cada parte comestible

COMPUESTO Calorías Agua Carbohidratos Grasas Proteínas Fibra Cenizas

CANTIDAD 35.7 89 – 91 g 9.38 g 0.08 g 0.38 g 0.8 – 0.9 g 0.26 – 0.4 g

COMPUESTO Calcio Fósforo Hierro Tiamina Riboflavina Niacina Ácido ascórbico

CANTIDAD 4.4 – 6.0 mg 15.5 – 21.0 mg 0.32 – 1.65 mg 0.03 – 0.038 mg 0.019 – 0.03 mg 0.294 – 0.38 mg 26.0 – 53.1 mg

Fuente: FAO (2006)

La pulpa de la carambola es rica en oxalato de calcio y fibra soluble. Contiene una cantidad moderada de provitamina A y de vitamina C; perteneciente al grupo de las frutas cítricas, el valor determinado de vitamina C, expresado como ácido ascórbico para carambolo de 54.25 mg, se encuentra entre los valores reportados semejante al de la naranja (55 mg); superior al de mandarina, toronja, limón y lima; que tienen un promedio que va de 30 a 52 mg; el carambolo solo es superado por el kiwi al cual se le reporta 80 mg. Esta comparación resulta benéfica si se trata de establecer que el consumo de esta novedosa fruta aportará las mismas cantidades de vitamina C que las de uso común. En cuanto a minerales, se destaca su contenido en potasio FAO(2006). En la tabla 2 se muestra la composición de frutos de carambolo en tres estados de maduración. Tabla 2. Caracterización y composición de frutos de carambolo en estados sucesivos de maduración.

Componentes Azucares totales Vitamina C Materia seca Proteína cruda Cenizas

Unidad % ml/100g pulpa %bs %bs %bs

Verde 1,14 14,31 4,76 7,04 3,7

Pintón 1,61 16,91 4,87 7,47 3,57

Maduro 2,06 12,82 4,81 7,28 3,5 17

Extracto etéreo Fibra Extracto no nitrogenado Cobre Calcio Magnesio Potasio Hierro Sodio Materia seca Proteína cruda Cenizas Extracto etéreo Fibra

%bs %bs %bs mg/100g pulpa mg/100g pulpa mg/100g pulpa mg/100g pulpa mg/100g pulpa mg/100g pulpa %bs %bs %bs %bs %bs

1,8215 31,07 56,39 0,325 31,8 94,2 1169,95 3,7 0,6 4,76 7,04 3,7 1,8215 31,07

2,322 38,3 48,33 0,35 40,05 92,15 1165 2,7 0,25 4,87 7,47 3,57 2,322 38,3

2,511 31,87 54,83 0,5 33,95 84,25 1,0799 2,85 0,65 4,81 7,28 3,5 2,511 31,87

Fuente: Informe Laboratorio de nutrición y análisis de alimentos (Uniamazonia-SINCHI, Florencia, 2000).

6.1.5 Propiedades medicinales del carambolo Estudios demuestran que cuando esta fruta es consumida permite bloquear y eliminar los radicales libres del ser humano, evitando el infarto, colesterol, cáncer al colon, el envejecimiento prematuro, Alzheimer, arteriosclerosis, enfermedades hepáticas, problemas prostáticos y enfermedades de la piel La fibra soluble impide la absorción del colesterol por el intestino; por su bajo contenido en hidratos de carbono, rica en potasio y bajo aporte de sodio, resulta muy recomendable para aquellas personas que sufren de diabetes, hipertensión arterial o afecciones de vasos sanguíneos y corazón. También se recomienda su consumo en otras situaciones: tabaquismo, abuso del alcohol, empleo de ciertos medicamentos, estrés, actividad física intensa, SIDA, pérdidas digestivas originadas por vómitos o diarreas y enfermedades inflamatorias crónicas. Todas estas circunstancias disminuyen el aprovechamiento de las vitaminas y producen una mala absorción de nutrientes. En Perú, se ha extendido su uso, ya que es excelente para elevar las plaquetas, bajar la fiebre y aminorar el dolor de huesos en casos de dengue clásico o hemorrágico. Navarro, B. (2011). 6.1.6Características del fruto 

Forma: Ovalada, alargada, con cinco aristas o alas y al corte, de estrella de cinco puntas. 18

   

Tamaño: longitud que oscila entre 7 y 12 cms. Color: tiene una piel fina, lustrosa y comestible, de color entre verde o dorado y amarillo-anaranjado cuando está madura. Textura: La pulpa es crujiente y suave. Sabor: la pulpa tiene pocas o ninguna semilla, es abundante, jugosa y con un fino sabor agridulce. Los frutos grandes de la carambola son más sabrosos y dulces que los más pequeños, con un sabor más agridulce. FAO (2006)

6.1.7 Crecimiento y desarrollo Entre 4 y 5 días después de la apertura de la flor se aprecia el fruto cuajado, en este momento presenta una longitud de alrededor de 7 mm y un color verde-amarillo y los pétalos han caído o permanecen secos en el ápice. El fruto presenta un crecimiento de tipo senoidal simple con tres estados de desarrollo; encontrándose un período de desarrollo de 83 días del estado de cuajado al estado de fruto maduro (verde-amarillo). No obstante, el periodo de desarrollo depende del cultivar, prácticas de manejo y condiciones climáticas, en especial la temperatura Castillo, M. (2007) En la Figura 1 se demuestra una escala de cambio de madurez y crecimiento del fruto carambolo variedad acida de piedemonte amazónico colombiano.

Figura 1. Etapas de crecimiento del fruto carambolo Fuente: Castillo, M. (2007)

El carambolo en estado maduro, presenta unas características más especiales que en estado inmaduro, ya que los sólidos solubles y la acidez no cambian durante el almacenamiento. Sin embargo, estas características de madurez en el fruto acortan su vida de anaquel e incrementan la susceptibilidad a daños por manejo como se muestra en la Figura 2. Navarro, B. (2011).

Figura 2. Escala para la evaluación de la calidad general de frutos de carambola ácida. Fuente: Palacios, C. y Rodríguez E., (2001).

La firmeza, el color y el contenido de sólidos solubles totales constituyen índices de cosecha apropiados para la carambola; por el contrario, las dimensiones y el peso del fruto no son válidos como parámetros de recolección, ya que estos son muy variables. A continuación en la Tabla 3, se muestra una descripción para el estado tres de desarrollo del fruto de carambola ácida del piedemonte amazónico Agronet (2006). Tabla 3 Carta de colores propuesta para el estado tres de desarrollo del fruto de carambola acida del piedemonte amazónico según estudios publicados en Agronet. Carta de colores propuesta para el estado tres de desarrollo del fruto de carambolo acida del piedemonte amazonico indice color* descripcion 1 amarillo-verde 1 color verde claro algo amarillo 2 amarillo-verde 2 color amarillo verdoso 3 pardo-naranja 1 color amarillo opaco 4 pardo-naranja 2 color naranja opaco poco intenso 5 pardo-naranja 3 color naranja opaco poco intenso, fruto completamente coloreado

Fuente: Agronet (2006)

6.1.8 Normatividad Para la determinación de la calidad del carambolo en Colombia se cuenta con la norma Codex Stand 187/1993, la cual establece los requisitos que debe cumplir el carambolo destinado para consumo en fresco y procesado. Clasificación por categorías de acuerdos con los defectos de la superficie del fruto independiente del calibre y color. Extra: Las carambolas de esta categoría deberán ser de calidad superior y característica de la variedad, bien formada y exenta de manchas. Podrán permitirse defectos muy leves de la piel y nervaduras debidos a rozaduras y magulladuras. 20

Categoría I: lesiones <5%. Defectos leves en la piel y nervaduras debidos a rozaduras y magulladuras, siempre y cuando no afecten al aspecto general del producto, su calidad, estado de conservación y presentación en el envase. Categoría II lesiones <10%. Esta categoría comprende las carambolas que no pueden clasificarse en las categorías superiores, cuando las carambolas no conserven sus características esenciales en lo que respecta a su calidad, estado de conservación y presentación. Clasificación por calibres de acuerdo con el peso de cada fruto. Tabla 4 calibres del carambolo

Código en calibre A B C

Peso (g) 80-129 130-190 >190

Fuente: Codex Stand 187

6.1.9 Usos El carambolo se utiliza en gelatinas, jaleas, conservas y refrescos, para fabricar vinos y mermeladas; en vinagre y como sustituto del tamarindo para preparar varios alimentos. 



Fruta fresca: Para el consumo se deben diferenciar los dos tipos de carambola: la dulce que se puede consumir en fresco y la acida que se consume principalmente cocinada. El fruto se puede consumir en fresco, entero, rebanado y en ensaladas. Se hace jugo casero, se cocina o asa y se sirve en diferentes platos, ensaladas, pasteles, tortas, estofados y bebidas. Es una buena combinación en platos de cocina gourmet y un excelente ingrediente en charoles de quesos y ensaladas de frutas rociadas con limón. No es necesario cortar la cáscara o las semillas que ocasionalmente aparecen. Debido a su forma inusual, uno de los principales usos de la fruta es en decoración, tanto completa como en rodajas. Estas son muy vistosas en postres y pastelería, además de ensaladas y platos en general. FAO (2006) Fruta procesada: se hacen jugos, mermeladas, fruta congelada, puré, compotas, frutas combinadas en almíbar, dulces, pasteles, tortas y se deshidrata. FAO (2006)

6.1.10 Sinonimia Internacional

Son diversos y muchos los nombres bajo los cuales se conoce a la fruta del árbol carambolo (Averrhoa carambola L.) en el mundo en la Tabla 5 se pueden observar algunos de ellos. Tabla 5 Nombres comunes de carambolos en otros países

PAÍS Brasil Colombia Costa Rica China EUA Filipinas Francia India México República Dominicana Venezuela

NOMBRE Lima de callenas, Camboya Carambolo, Caramelo, Fruto Estrella Tiriguro, Carambolo Yangto, Durazno extranjero Star Fruit, Camboya Balimbing, Camboya Pomler De Goa, Caramboller, Camboya Kamranga Carambolo, Carambola, Árbol de Pepino, Bambolea Cinco Dedos Tamarindo Chino, Tamarindo dulce Fuente: Navarro, B. (2011).

6.2 SECADO En la actualidad el secado por aire caliente sigue siendo el método de deshidratación más usado en la industria alimentaria y química, además es una técnica que tiene como fuente de energía, el propio aire, el cual, es limpio, puro y renovable y gracias a ese concepto de energía, es que se ha obtenido una amplia variedad de alimentos deshidratados con una gran aceptación por los consumidores, no solo por conocer el tipo de proceso del cual proviene el alimento, sino que además, estos alimentos presentan varias ventajas como la calidad y estabilidad en el tiempo, alto valor nutricional y utilización en varios tipos de comidas. Argandoña, A (2011). Al utilizar aire caliente para deshidratar alimentos, varios factores influyen en la velocidad del proceso, por ejemplo; la velocidad y temperatura del aire, la difusión del agua del material, la densidad de carga, el espesor y la geometría del producto a secar. Sin embargo, la remoción rápida del agua lleva a una disminución en el valor nutritivo y sensorial del alimento. Las altas temperaturas del aire utilizadas en algunos procesos destruyen las membranas semipermeables de las células que forman los tejidos, las cuales son esenciales para mantener la turgencia de frutas y vegetales, pudiendo presentarse los fenómenos de endurecimiento encogimiento y encostramiento dependiendo del alimento a deshidratar. Argandoña, A (2011). 22

6.2.1Deshidratación por aire caliente La deshidratación por aire caliente de productos vegetales es una de las operaciones unitarias que ampliamente es utilizada por la industria alimentaria. En ella transcurren simultáneamente transferencia de calor y masa a través de la membrana plasmática celular, acompañada de un cambio de fase. Más aún, puesto que la deshidratación implica la remoción de agua del alimento, se disminuye el potencial desarrollo de microorganismos y reacciones químicas indeseadas prolongándose la vida útil del producto. La velocidad de secado de un material depende de sus propiedades y densidad global; así como de su contenido de humedad inicial y en equilibrio. La velocidad de secado no es la misma durante todo el proceso. La representación gráfica de la velocidad de secado frente a la humedad del producto o frente al tiempo se denomina “curva de secado”, y será diferente según sea el tipo de producto a deshidratar. Generalmente la forma de las curvas de secado es complicada y deben obtenerse experimentalmente. Gowen, A. Abu-ghannam, N. Frias, J. Oliveira, J. (2008) 6.2.2 Estabilidad de los alimentos deshidratados Las principales alteraciones que se pueden presentar en los alimentos deshidratados, pueden ser de naturaleza microbiológica, química y física, aquellas son: 

Microorganismos: La habilidad de los microorganismos para crecer y producir toxinas está relacionada con la disponibilidad mínima biológica del agua (aw), es decir, la aw del medio. Siendo más alta la aw requerida para la producción de toxinas que para el desarrollo de microorganismos, aun cuando su tiempo de crecimiento se ve bastante retardado por la reducción de la aw. La mayoría de las bacterias crecen a valores bajo de aw de 0.9, las levaduras bajo 0.8, y hongos bajo 0.7. Francisco, R. (2003).



Cambios físicos: Durante la deshidratación cuando se ve superado un cierto límite de esfuerzos, la modificación de las características estructurales y geométricas de los materiales alimentarios (células) se hace irreversible, tales como la turgencia, elasticidad y tensión, cuando se desecan los tejidos vegetales o animales, además se producen defectos como textura leñosa, pérdida de jugosidad, baja o incompleta rehidratación, endurecimiento y encostramiento, donde estas dos últimas tiene estricta relación con la temperatura. En algunas frutas y verduras se puede apreciar que las células, se exponen a una corriente de aire, evaporándose el agua de la superficie, y aumentando la concentración solutos en ella, donde el agua en el interior comienza subir a la superficie a través de 23

las paredes, lo cual, hace que la célula se contraiga, produciéndose el fenómeno de encogimiento o contracción , produciendo modificaciones que afectan la estructura final del producto, como son la textura, turgencia, proteínas, paredes celulares. Argandoña, A (2011).

6.2.3 Cinética de secado Esta es convencionalmente dividida en dos partes, el primer periodo de velocidad constante de secado y el segundo velocidad decreciente de secado. El contenido de humedad en el punto de transición entre los dos periodos es llamado contenido cítrico de humedad Xer. Si el secado continúa más tiempo, X se aproximará al contenido de humedad Xc, correspondiente a la humedad de equilibrio. En cualquier punto de la curva la cantidad de humedad removible permaneciente (X-Xc) se conoce como el contenido de humedad libre. La pérdida de humedad es mayor cuando se reduce el espesor de la muestra y se incrementa la temperatura de secado. Este efecto puede ser atribuido a la rápida redistribución de la humedad y a la migración hacia la superficie de la muestra en la etapa inicial de secado como consecuencia del aumento del calor sensible adquirido a una mayor temperatura del aire, generando un aumento en la tasa de evaporación de humedad de la superficie de la muestra Hincapiè Llanos, G. Barajas Gamboa, J. Arias Gòmez, Z.(2011). 6.2.4 Curvas de velocidad de secado Para reducir el contenido de humedad en el secado de diversos materiales de proceso, se debe estimar el tamaño del secador, las condiciones de operación de humedad, la temperatura del aire empleado y el tiempo necesario para lograr el grado de secado. De esta manera predecir el contenido de humedad de equilibrio de diversos materiales, por lo que es necesario determinarlo por vías experimentales de las velocidades de secado. Geankoplis, C J. (1993). Para determinar experimentalmente la velocidad de secado de un material, se procede a colocar una muestra en una bandeja. Si se trata de material sólido se debe llenar por completo la base de la bandeja, de manera que sólo quede expuesta a la corriente de aire de secado la superficie de dicho sólido. La pérdida en peso de humedad durante el secado puede determinarse a diferentes intervalos sin interrumpir la operación, colgando la bandeja de una balanza adaptada a un gabinete o a un dueto a través del cual fluye el aire de secado. Los tipos de deshidratadores corresponden a tipo caja son rígidas y poseen estantes extraíbles. Las partes mecánicas se encuentran tanto en la parte inferior o posterior de la

caja y por convección donde se encuentra un calentador en la parte inferior de la unidad. El calor se eleva a través de los alimentos que se deshidratan y los seca. Al realizar experimentos de secado por lotes, se deben tomar ciertas precauciones para obtener datos útiles en condiciones que se semejen lo más posible a las que imperaran en operaciones a gran escala. La muestra no debe ser demasiado pequeña y se debe introducir en una bandeja similar a la que se usará en producción. La relación entre superficie de secado y superficie de no secado (superficie aislada) así como la profundidad del lecho del sólido deben ser idénticas. La velocidad, la humedad, la temperatura y la dirección del aire deben ser las mismas y constantes para simular un secado en condiciones constantes. Geankoplis, C J. (1993). Existen varias ecuaciones para simular el proceso de secado las cuales sirven para el estudio, modelado de la cinética y optimización del proceso. Entre estas ecuaciones destacan las propuestas por Newton, Henderson-Pabis, Page. Ching Link Hill.et al (2014) La mayoría de estas ecuaciones derivan del modelo difusional de la segunda de ley de Fick para diferentes geometrías. 6.3 Análisis de imágenes El analizar una imagen tiene como fin, la cuantificación de las propiedades de los objetos, a través de los elementos que lo componen, su origen y naturaleza Acosta,W. (2009). Es por esta razón que se considera una herramienta útil para determinar características morfológicas de las células y otros materiales biológicos además de tener ventajas sobre observaciones hechas de manera directa debido a que por medio de ellas se obtienen evaluaciones objetivas; es una técnica no destructiva permite realizar mediciones que se pueden automatizar, se obtiene información diversa a partir de la toma de una sola medida es relativamente económica ya que no consume reactivos, es susceptible a reducir al mínimo la intervención humana y puede aportar información sobre la textura y morfología de las superficies. Actualmente existen distintas técnicas para el análisis de los alimentos, un ejemplo es el uso de sistemas de visión por computadora en donde se requiere una cámara o algún dispositivo para adquirir una imagen y de software computacionales para analizar dichas imágenes, extraer características morfológicas o de textura y posteriormente clasificar los alimentos mediante el uso de redes neuronales u otros sistemas de clasificación automática. Recientemente las técnicas de análisis de imágenes han tenido un gran desarrollo, debido a que pueden caracterizar cuantitativamente características de tamaño, forma, color y propiedades de textura en los alimentos. Debido a esto cada vez son más importantes dentro 25

de la evaluación de la calidad de los alimentos ya que son sistemas eficientes y exactos. Acosta,W. (2009) Por otra parte, la técnica de análisis de imágenes son frecuentemente combinadas con sistemas mecánicos e instrumentales que remplazan la manipulación humana con el fin de hacer más eficaces los procesos; por ejemplo (Cheng-jin y Da-wen,2004), desarrollaron un sistema automatizado para detectar defectos en las superficies de la manzana otras de las aplicaciones de la técnica de análisis de imagen son: Detención de defectos, identificación, clasificación de frutas, vegetales, carne, pescado productos de panificación y preparados alimenticios. Acosta,W. (2009) Según Pedreschi, F. Mendoza, Mery D. (2004). describieron generalmente la técnica de análisis de imagen, la cual consiste en 5 etapas se inicia con la adquisición de la imagen en forma digital; posteriormente se hace el procesamiento para obtener mejores imágenes con las mismas dimensiones de la imagen original; seguido de la segmentación para dividir la imagen digital en regiones; a continuación se mide el # de pixeles y se programa para medición en escala de mm las características de tamaño, forma ,color y textura ; y finalmente se hace la identificación y clasificación en grupos.

Adquisición de la imagen

Pre-procesamiento

Segmentación de imagen

Medición

Clasificación

Medición de las características morfométricas 

Tamaño: comúnmente los parámetros utilizados para medir el tamaño de un objeto son el área, perímetro, longitud y diámetro; pero la medición más conveniente para evaluar este parámetro es el área. Por otra parte, el diámetro de un objeto se utiliza para discriminar entre dos objetos de formas diferentes.



Forma: la medición de la forma se facilita, si se utiliza el análisis de imágenes. Frecuentemente los objetos de una clase se puede distinguir de otros por sus formas ya que estas son mediciones físicas características. Se relacionan estudios donde se aplicó un sistema de imágenes digitales en el análisis de uvas de florida para su clasificación en base a la forma, en estas características fueron evaluadas: área, radio, circularidad, y rango de diámetros Acosta,W. (2009)

6.3.1 Medición de las características colorimétricas Color: El empleo del análisis de imágenes para medir el color en alimentos es una técnica alternativa, con la ventaja de que se pueden realizar mediciones de color en los distintos espacios de color y a su vez realizar conversiones entre los espacios. Para realizar la medición de color en una imagen es necesario seleccionar un espacio de color, existen cuatro espacios de color que son utilizados L* a* b*, RGB (Red, Green, Blue), XYZ y el CMYK (cyan , magenta, yellow y black). El espacio de color l* a* b* es el que más se utiliza para medir el color en los alimentos, este espacio de color es una medición de color estándar internacional, adoptada por la “commission international Eclairge” (CIE) en 1976. Una de las ventajas de este espacio de color es que crea siempre un color constante, sin importar el tipo de dispositivo para generar la imagen. En este espacio L* que significa Luminosidad y su rango esta entre 0 -100, las coordenadas a* (de verde a rojo) y b* (de azul a amarillo) son dos componentes cromáticos y su intervalo de valores va de 120 a 120. Acosta,W. (2009) una relación de estos atributos, hue (H*), expresión que indica la cromaticidad y se relaciona con el estado puro del color, y Croma (C*), representa la pureza o intensidad de un color particular, la viveza o palidez del mismo Osorio, C. Franco, M. Castaño, M. González Miret, M. Heredia, F. Morales, A. (2007). 6.3.2Otros estudios morfométricos y colorimétricos de secado Actualmente las técnicas de análisis de imágenes han tenido un gran desarrollo, debido a que se logra caracterizar cuantitativamente las características de forma color y otras propiedades en los alimentos. Debido a esto cada vez son más importantes los estudios dentro de la evaluación de la calidad en alimentos ya que son sistemas eficientes y muy exactos. En la tabla 6 Se relacionan algunos estudios de evaluación para características de color y forma donde se han logrado identificar que los cambios relacionados con color en parámetros como coordenada a* b* croma, luminosidad y Hue pueden ser variables dependiendo la oxidación de carotenoides y el proceso de secado a altas temperaturas o simplemente por la naturaleza de cada alimento. También los cambios de encogimiento y forma varían dependiendo las condiciones de operación en variables como la velocidad de secado y la temperatura.

FRUTA MANZANA

Tabla 6. Evaluación de las características de color y forma en diferentes matrices PARÁMETROS OBJETIVO RESULTADOS ESTUDIADOS Estudiar los cambios de color de Luminosidad, El índice de refracción del tejido, manzana deshidratada coordenadas a* y potencializa la absorción de luz en la zona cinéticamente b* superficial, con el consiguiente Hue y croma oscurecimiento de estas. Analizar cambios en discos de Coordenada b* El color amarillento se debe a la oxidación manzana deshidratada por medio de carotenoides. de imágenes

MORA

Conservar mora por medio de la Luminosidad deshidratación con aire caliente

La luminosidad se reduce debido al largo proceso de secado y sus altas temperaturas

MANGO

Estudiar la cinética Luminosidad fisicoquímica del mango deshidratado por aire caliente Evaluar las características físicas Luminosidad, de mango deshidratado por aire coordenada a* caliente

Por altas temperaturas se presenta el oscurecimiento.

Modelar la cinética de los Luminosidad cambios de color en rodajas de kiwi

Luminosidad disminuye con el tiempo y lo relaciona con una medida del oscurecimiento de la muestra, y que este oscurecimiento puede estar relacionado con una reacción de oscurecimiento no enzimático.

KIWI

FUENTE •Cortès, Chiralt, (2008).

M. A

Fernández, L. Castillero, C.Aguilera, J. (2005). Guzmán, M. Zambrano, L. (2013). Moreno.(201 0)

La concentración de azúcares en el secado, a Zuluaga, JD. Cortés, M. altas temperaturas, hace que se oscurezcan. Rodríguez, E. (2010). Mohammadi2008

CARAMBOLA

PAPAYA

TAMARINDO CHINO(CARA MBOLA)

UVA

MANZANA

Conservar carambola por medio pH, °brix, acidez Los análisis físico-químicos realizados en de calor y azúcar titulable, humedad, la pulpa refinada En todos ellos, no se grasa produjeron cambios significativos en sus componentes ni variaciones en sus características sensoriales originales Analizar las características Color, humedad, Durante el secado se redujo peso y tamaño fisicoquímicas, utilizando cuatro peso, tamaño, de las muestras, también se perdió humedad. tratamientos de secado sólidos solubles Menor costo de operación por gramo de agua evaporada se presentó por el tratamiento por microondas. Evaluar las características Sólidos solubles, La carambola es una fruta fácilmente fisicoquímicas del carambolo humedad, pH, fermentable, donde su subproducto es una como fuente proteica acidez buena fuente proteica para otros productos alimenticios.(pan, bebidas alcohólicas)

Evaluar el encogimiento y Área, rugosidad, deformación de uvas durante su diámetro. deshidratación por fluidización usando análisis fractal.

Estudiar los efectos del secado Área, perímetro sobre las características estructurales y de encogimiento en placas de manzana.

Tello, O. Garcia, R. Vasquez, O. (2002).

Muñoz, L. Rodriguez, P. (2004).

Belén, D. Cedeño, C. López, I. Moreno, M. García, D. Medina, C.(2011). Santacruz– Vázquez, G.(2008)

Las condiciones de operación (temperatura y velocidad del aire de secado) tienen un efecto importante sobre el proceso de encogimiento de las muestras de uva. Condiciones de operación de 60° y 70°C y velocidad de 2 m/s presentaron un mayor Encogimiento Santacruz– Mayores Irregularidades del encogimiento del área a Vázquez, G.(2008) mayores temperaturas.

METODOLOGÍA

7.1 Adquisición de la muestra El fruto carambolo (Averrhoa carambola L.), fue adquirido en el comercio local de la ciudad de Bogotá. Se seleccionaron teniendo en cuenta el color para definir su grado de madurez buena y muy buena según Palacios, C. y Rodríguez E., (2001). Como se muestra en la Figura 3. Una vez adquiridos se almacenaron a temperatura ambiente (16°C) hasta su uso por máximo 48 horas.

Figura 3 Adquisición de carambolo en fresco

7.1.1 Preparación de las muestras Se seleccionaron frutos sanos, sin magulladuras; con uniformidad en tamaño y color; en estado de madurez 4 (pardo naranja) 2 (color naranja opaco poco intenso) de acuerdo con la carta de colores para la Carambola ácida del Piedemonte Amazónico González, D. (2000). Los frutos se sometieron a un proceso de lavado y enjuague con agua potable por inmersión. El carambolo fue pelado y cortado transversalmente con dos espesores: 5 y 10 mm y se realizó la caracterización de pH, Acidez, °Brix y Humedad inicial y final. 7.1.2 Ensayos para estandarización de metodología El carambolo fue pelado y cortado transversalmente para obtener 48 estrellas las cuales se ubicaron 6 unidades por toma, capturadas a 3 diferentes zoom (1X, 2X y 3X) con una cámara digital Lumix Z530 y cabina digital, también se definió las condiciones de distancia entre el objeto y cámara como también la iluminación. Luego de obtener todas las imágenes capturadas se almacenaron digitalmente en formato JPG para luego ser analizadas empleando el programa Image J y Easy RG. Se realizaron ensayos previos para determinar la forma más adecuada de cuantificación de parámetros morfométricos y colorimétricos. Finalmente se realizó un análisis de varianza con los datos obtenidos para definir el zoom requerido para la captura de las imágenes y establecer el número de muestras mínimas requeridas en la evaluación para tener un nivel de error menor al 5%. 31

1.2 Proceso de secado Las muestras fueron sometidas a secado por convección con aire caliente durante 8 horas a dos temperaturas: 60 y 70°C, empleando un horno de convección forzada a gas (Javar®) compuesto por bandejas en acero inoxidable de dimensiones 95 x 96 x 1cm cada bandeja. Se realizo uso de 4 bandejas dos por cada espesor, ubicando un total de 24 muestras por bandeja y el peso fue registrado cada hora empleando una balanza Javar®. Para calcular la pérdida de humedad.

Figura 4.Diagrama de flujo para la obtención de estrellas de carambolo y su pérdida de humedad. 7.2.1 Cinética de secado

Inicialmente se tomaron las dimensiones y peso de las bandejas, luego se ajustaron las condiciones de trabajo del equipo (temperatura, humedad, velocidad de aire de secado) y se procedió a colocar las estrellas de carambolo previamente adecuadas y separadas por espesor, verificando que esta abarcara por completo la base de la misma. Durante el proceso de secado las muestras fueron pesadas a intervalos de 1 hora durante un proceso de secado constate hasta completar las 8 horas; este procedimiento se realizó de igual forma en cada tratamiento. Para la construcción de las curvas de secado se utilizó el método descrito por Geankoplis, C J. (1993). 7.2.2 Modelación Con el fin de determinar el modelo que mejor describe el comportamiento cinético de secado, se evaluó el ajuste de los datos experimentales a 3 modelos matemáticos como se muestra en la Tabla. 7 escogiendo el mejor modelo que se ajusta a los datos experimentales. Donde MR es la razón de humedad, t es el tiempo de secado en horas, K son valores de constantes de secado (h-1), ay n, son los coeficientes de ajuste. Tabla. 7 Modelos matemáticos para describir el comportamiento cinético de secado

Modelo N° Nombre del modelo 1

Newton

Page

Henderson and pabis

Modelo MR

MR MR

7.3 Diseño experimental El diseño experimental planteado se muestra en la figura 5 el cual es un diseño de bloques completamente al azar con tres factores y se determinaron de acuerdo a estudios relacionados con deshidratación por aire caliente en carambolo y Hernández. Ossa, Z. Perdomo, L. (2011). Tello, O. García, R. y Vásquez, O. (2002).   

Espesor estrella de carambolo: 5 y 10 mm Temperatura del proceso de secado: 60 y 70ºC Tiempo de evaluación del proceso de secado: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8 horas

Se realizaron tres replicas por cada tratamiento después de cada tratamiento y se evaluaron parámetros fisicoquímicos, morfométricos y colorimétricos. 33

CARAMBOLO

Espesor 1

Espesor 2

5 mm

10 mm

Temperatura

60°C

70°C

60°C

70°C

Tiempo

Tiempo :

1 a 8 Horas

Figura 5. Diseño Experimental

7.4 Métodos A continuación se relacionan todos los métodos analíticos empleados en el desarrollo de la experimentación. 7.4.1Parámetros fisicoquímicos  

 

pH: La toma se realizó por potenciometria A.O.AC. (942.15/1990) A partir de jugo obtenido de las muestras de carambolo frescas y secas. Acidez: Se determinó el porcentaje de acidez por titulación con NaOH 0.1 N a partir de las muestras de carambolo fresco y seco y se expresó en porcentaje de ácido cítrico A.O.A.C (942.15/1998). Sólidos solubles: se determinaron por refractómetria A.O.A.C (932.12, 1998) en una escala de 0 a 85ºbrix. Humedad: La medición del % de humedad se realizó en una estufa par muestras en fresco y en seco de acuerdo al método A.O.A.C (930.04, 1998)

7.4.2 Parámetros morfométricos

A continuación se indica a través de un diagrama de flujo, las etapas que con llevan esta parte de análisis morfométricos.

Figura 6. Diagrama de flujo para la obtención de datos morfométricos Las características morfológicas fueron basadas en los parámetros de tamaño , los cuales se definen a continuación . Zheng, C. Sun, D.-W. & Zheng, L. (2006). Parámetros de Tamaño Valenzuela, J. (2007).    

Área (A): es una medida de la extensión de una superficie, expresada en unidades de medida denominadas superficiales Perímetro (P): medida del contorno de una figura geométrica. Longitud máxima (LM): es la distancia lineal entre los dos píxeles más alejados entre sí, en un objeto. Longitud mínima (lm): es la línea más larga que se pueden extraer a través de objeto perpendicular al eje mayor. 35



Diámetro de Feret (Df): es determinado por la distancia de dos píxeles con las coordenadas más grandes y más pequeñas a diferentes orientaciones. Valenzuela, J. (2007).

7.4.3 Parámetros colorimétricos A continuación se indica a través de un diagrama de flujo, las etapas que con llevan esta parte de análisis colorimétricos.

Figura 7. Diagrama de flujo para la obtención de datos colorimétricos

Las características Colorimétricas se definen a continuación de acuerdo Camelo, G. (2013) los parámetros de color: 

Coordenada (L*): Es el indicador de luminosidad. 36

   

Coordenada (a*): Indica la cromaticidad en el eje verde (-) a rojo (+). Coordenada (b*):Indica la cromaticidad en el eje azul (-) a amarillo(+) Hue (H*): [b*/a*] Croma (C*): [a*2 + b*2]1/2)

7.4.4 Análisis sensorial Con el fin de evaluar la percepción del consumidor frente al tratamiento aplicado a las muestras de carambolo, se realizó una prueba de análisis sensorial con 21 panelistas no entrenados para evaluar el grado de aceptabilidad, empleando una prueba hedonica y definiendo una escala de 1 a 5, siendo 5: me gusta mucho,4:me gusta moderadamente,3: no me gusta ni me disgusta,2: me disguta levemente y 1:me disgusta mucho. En el ensayo se evaluaron los parametros de sabor, color, olor, textura y apariencia en general ver (Anexos N°1).

RESULTADOS

8.1 Estandarización de metodología de análisis de parámetros morfométricos y colorimétricos 8.1.1 Determinación de número de muestras a analizar A partir de los resultados obtenidos de la evaluación de los cambios morfométricos y colorimétricos de 48 estrellas de carambolo capturadas a 3 diferentes zoom (1X 2X y 3X), se realizó un análisis de varianza encontrando que no hubo diferencias significativas (ANOVA p<0.05) entre los valores obtenidos para las 48 muestras en ninguna de las variables evaluadas, lo cual indica un nivel alto de homogeneidad entre las muestras y en las condiciones de la captura de la imagen. Para establecer el número mínimo de muestras de carambolo requeridas se relacionó el error estándar de muestreo en función del número de muestras evaluadas (Figura 1 y Figura 2 ), donde se observa que el parámetro morfométricos de área y perímetro, son los que requiere mayor número de muestras de carambolo para reducir su porcentaje de error estándar, esto debido a que las estrellas de carambolo obtenidas de un mismo fruto no tienen la misma área superficial, mientras la relación entre distancias se mantiene independiente del tamaño de la misma; sin embargo cabe anotar que a partir de 15 muestras el error se mantiene constante y está por debajo del 10%, por tanto se establece que el número mínimo de muestras a evaluar por tratamiento debe ser de 24 unidades, para garantizar un error estándar del 7%.

Figura 1. Error estándar de muestreo en función del número de muestras (área y perímetro).

Figura 2. Error estándar de muestreo en función del número de muestras (longitud máx. y mínima y diámetro de Feret)

Después de ensayar diferentes alternativas de procesamiento de imagen, con el fin de poder obtener la mayor cantidad de información sin perder datos, se logró estandarizar paso a paso la cuantificación de parámetros morfométricos y colorimétricos, donde se obtuvo como resultado los siguientes procedimientos con las mejores condiciones para cuantificar cada uno de los parámetros que arroja cada software.

8.1.2 Cuantificación de parámetros morfométricos El análisis de las imágenes se realizó con la ayuda del programa Image J® (Rasband, 1997 - 2004), de acuerdo con el procedimiento que se indica a continuación 1. Abrir con el software imagen J la imagen capturada y guarda en formato .jpg

2. Convertir la imagen a escalas de grises (8 bits, formato*.bpm) con la herramienta type seguido de 8 –bits del menú image.

3. Procesar la imagen para segmentarla binario (blanco:100 y negro:0) en la opción “make binary” del menú Process.

4. Cada región de interes se selecciono de forma manual con la herramienta varita magica. Se elimino el fondo con la opcion “clear outside”.

5. Del menú Edit. y se rellenó cada partícula en su totalidad con la opción fill.

Se calibra el software Image J con un referente métrico y se escoge la distancia tomando un punto del sistema métrico seleccionando set scale del menú “analyse”, colocando la equivalencia en milímetros para la cantidad de pixeles presentes en la imagen correspondientes a esa distancia.

7. Para determinar los parámetros morfometricos se seleccionó en Set mesaurements del menú “analyse”, las siguientes medidas: área, perímetro, diámetro de feret, longitud máxima y mínima.

8. Para obtener los parámetros morfométricos se seleccionó las partículas con la varita mágica y se escogió analyse particles del menú “analyse”. Los datos obtenidos son guardados en un archivo en Excel para su posterior análisis.

8.1.3

Cuantificación de parámetros colorimétricos

Análisis de las imágenes se realizó con la ayuda de dos software Image J® Rasband, w.s. (2004). y Easy RGBr Camelo, G. (2013) De acuerdo con el procedimiento que se indica a continuación.

1. Abrir la Imagen *.jgp en el software Image J®

2. Para el análisis de color en la muestra de carambolo se realizó una selección de puntas laterales por medio de la herramienta oval elíptica teniendo en cuenta que la parte interna de la muestra era muy blanca Contreras, C. (2006). y Ching Link Hill; Jeremiah; Ogugo. (2014).

3. Para determinar los parámetros colorimétricos y analizarlos se seleccionó y measure RGB del menú “plugins” y se obtienen las siguientes medidas (Red, green, blue).

4. Abrir el software Easy RGB e ingresar los datos obtenidos por el software image j anteriormente (Red, Green, Blue). Seleccionar el tipo de iluminación D65 y el tipo de observación 2°(1931)

5. Los datos obtenidos (Coordenadas de color CIE) son guardados en un archivo en excel para su posterior análisis( L*, a* , b* ,C* , H°)

8.2 Cambios Fisicoquímicos 8.2.1 Caracterización de carambolo en fresco En la Tabla 8 se presentan los resultados del análisis fisicoquímico realizado al fruto de carambolo fresco. Los valores de pH, acidez total y % de humedad fueron similares a los reportados por Hernández, O. (2011), quien indica valores 3,58 0,41 y 93,6% respectivamente. Según Palacios, C. y Rodríguez, E. (2001). El comportamiento de la acidez total titulable es consecuencia de la degradación de los ácidos oxálico, málico y 45

succínico, ya que los ácidos orgánicos son utilizados como una fuente de energía respiratoria durante la maduración. Es decir la acidez depende según el nivel del grado de madurez. Tabla 8.Caracterizacion de frutos frescos de carambolo

Variable pH % acidez

Valor 3,68± 0,176 0,33±0,225

Solidos solubles

7,67±0,612

Humedad (%bh)

95,31±13,16

Los sólidos solubles medidos son superiores a los reportados por Tello, O. García, R. Vasquez, O. (2002). Quienes indican valores de 3,6, mientras Belén, D. (2011), indica valores de 9.2, los cuales son muy similares a los reportados en este estudio. Según Palacios, C. y Rodríguez, E. (2001). La discrepancia en cantidad de solidos solubles pueden ser resultados de diferencias en el clima, la nutrición y la carga del árbol, puesto que dichos factores influyen en la acumulación de sólidos solubles. 8.2.2 Caracterización de estrellas de carambolo posteriores al secado En el Tabla 9 se presenta el análisis fisicoquímico realizado a las muestras de carambolo secas. Después de efectuar el secado disminuyo el pH aumento moderadamente la acidez y los sólidos solubles se incrementaron de acuerdo con Carranza, C. (2011), en contradicción a lo reportado por Hernández, O. (2011). Posterior al secado los valores de pH disminuyeron moderadamente cuando aumento la temperatura es decir a 70°C se observa una disminución mayor de pH en comparación a 60°C independientemente del espesor. El contenido de °Brix en el fruto seco, aumento significativamente con la disminución del espesor en contradicción a lo reportado por Hernández, O. (2011), quien afirma que a mayor temperatura y espesor parte de los azucares sufren trasformación a otras sustancias como aldehídos. El aumento en el contenido de sólidos solubles, se genera por la reducción del contenido de agua en la fruta, pues entre mayor sea la reducción de agua en el producto, mayor será su contenido de sólidos solubles. Toro Gallego, L. (2000).

Tabla 9 .Análisis fisicoquímico y proximal de las muestras secas de carambolo. Tratamiento

Tiempo Variables

pH acidez Solidos solubles Humedad

(horas)

60°C – 5 mm

60°C – 10 mm

70°C – 5 mm

70°C – 10 mm

0 8 0 8 0 8 0 8

3,67±0,057 3,34±0,051 0,35±0,046 5,01±0,081 8,00±0,100 13,37±0,592 93,23±5,833 17,60±3,575

3.65±0,058 3,33±0,051 0,34±0,047 5,00±0,082 7,87±0,152 9,05±0,351 96,10±2,944 19,28±1,799

3,71±0,030 3,20±0,080 0,31±0,065 5,08±0,047 7,53±0,152 15,68±0,592 96,19±1,833 15,79±0,372

3,72±0,031 3,22±0,082 0,32±0,067 5,09±0,072 7,67±0,208 10,00±0,00 95,73±2,559 16,00±0,108

Existe una relación directa entre el contenido de sólidos solubles y la acidez. A mayor contenido de sólidos solubles, mayor es la acidez de la fruta. En los frutos secos, la acidez se incrementó significativamente. En las dos temperaturas de secado este incremento en la acidez se puede deber a la formación de ácidos debido a la interconversión de azúcares y otras reacciones químicas las cuales se aceleran a alta temperatura Rao, VS. Roy, SK. (1980). Finalmente se muestra los valores de humedad y actividad del agua de las diferentes muestras en función del tiempo las temperaturas de secado. En dicha figura se puede observar que la principal reducción de humedad se presentó en las muestras tratadas a 70°C sin tener en cuenta el espesor, lo que indica que en un tiempo de 8 horas de secado para este tratamiento se logra perder humedad en las muestras en un 80%. En todos los procesos de secado se observó una disminución significativa de la humedad lo anterior se debe a que inicialmente la superficie de las muestras de carambolo se encuentran muy húmedas y sobre ellas hay una película de agua continua. Dicha capa está constituida por agua libre y actúa como si el sólido no estuviera presente, es decir, no existe una resistencia a la transferencia de masa del vapor por parte del producto Geankoplis, C J. (1993). 8.3 Cinética De Secado En la figura 3, se presenta la cinética de secado, donde la pérdida de humedad es mayor cuando se reduce el espesor de la muestra y se incrementa la temperatura de secado, lo cual coincide con lo que reporta Hincapié, G. (2011).

Figura 3. Cinética de secado de estrellas de carambolo a 60 y 70 °C

De los resultados obtenidos de la pérdida de peso durante el tiempo de deshidratación, se construyó la curva de secado de las estrellas de carambolo (Averrhoa carambola) (Figura 3), donde se observa que a mayor temperatura de secado menor humedad en el producto, independientemente de los dos espesores. A una temperatura de 70ºC se puede evidenciar claramente que la mayor pérdida de agua se encuentra entre un 75-80% en comparación a una temperatura de 60°C. Esta disminución prolongada de humedad se podría deber a la velocidad de secado, la cual depende de varios factores algunos directamente relacionados con el producto y otros relacionados con la temperatura del aire de secado; por esta razón la perdida de humedad y evaporación de agua tendrá una mayor velocidad si se realiza a una temperatura más alta Hincapié, G. (2011) 8.3.1 Modelación En la Tabla 10 se observan los resultados de los análisis de regresión realizados sobre los datos experimentales. Los modelos de Newton y Page no describen satisfactoriamente las curvas de secado para las estrellas de carambolo deshidratadas contrario a lo reportado por Montes, V. Torres, R. Andrade, D. Pérez, O. (2008) siendo así el modelo Henderson y Pabis el modelo que más se ajusta a este estudio. Se puede observar como el parámetro K del modelo logarítmico aumenta su valor con el incremento de la temperatura, coincidiendo este resultado con el obtenido por Ertekin, C. (2004) Tabla 10. Resultados de modelos matemáticos

Modelo 60°C a 5mm

Constantes 0,9654

k=0,0094 n=1.3211 Page k=0.0031 Henderson and pabis =2.1254 60°C a 10mm Newton k=0,0096 n=1.4211 Page k=0,0035 Henderson and pabis =2,0326 70°C a 5mm Newton k=0,0104 n=1,3501 Page k=0,0051 Henderson and pabis =2,2025 70°C a 10mm Newton k=0,0106 n=1,465 Page k=0,0053 Henderson and pabis =2,1346

Newton

0,9765 0,9975 0,9875 0,9234 0,9906 0,9991 0,9923 0,9964 0,9765 0,9865 0,9998

De los resultados obtenidos se evidencia que existe una diferencia entre los estudios para los modelos Newton, page, y Henderson como lo relaciona Broga, J. (2008) cuando afirma que el mejor modelo que describe la operación de secado para las manzanas en rodajas fue el modelo introducido por Contreras, C. (2006) en comparación al estudio del modelación en cinética de la cocoa que argumenta que los resultados se ajustan a un nuevo modelo propuesto por el mismo. Tabla 11 Estudios y resultados de modelos matemáticos en otros productos

Carambolo Modelo

Constantes

k=0,0095 n=1.3711 Page k=0.0030 Henderson and pabis =2.0790

Newton

k=0,0105 n=1.4075 Page k=0.0052 Henderson and pabis =2.1685

Newton

Cocoa Broga J.(2008)

Constantes 60°C 0,9764 k=0,074 n=0,738 0,9499 k=0,150 0,9945 =0,9148 70°C 0,9654 k=0,075 n=0,890 0,9765 k=0,160 0,9975 =0,014

Manzana E. Meisami-asl, S. Rafiee (2005)

Constantes 0,9556 k=0,0251 n=1,8978 0,9700 k=0,0085 0,9499 =0,0195

0,9902

0,9526 k=0,0227 n=1,9738 0,9170 k=0,0083 0,9199 =0,0153

0,9921

0,9989 0,9942

0,9090 0,9953

Fuente: Broga, J.(2008) y E.Meisami-asl,s Rafiee(2005)

8.4 Cambios Morfométricos Los cambios morfométricos presentados en un alimento deshidratado con aire caliente, generalmente se presentan por un cambio de mayor temperatura en el interior y exterior de las muestras. Haciendo que factores como: Área, perímetro, longitud máxima, longitud Mínima y Diámetro de Feret, tengan un cambio fuerte. Los cambios morfométricos presentados en las estrellas de carambolo, durante la deshidratación por aire caliente, se presentan a continuación. Área El área es una medida de la extensión de una superficie, y su comportamiento se muestra en la figura 4, donde se observa la disminución del área durante el tiempo de deshidratación y mayormente en las de 10 mm de espesor debido a un alto grado de contracción de las puntas de las estrellas. Para todas las cuatro condiciones de secado el área proyectada final se redujo aproximadamente un 60% del valor original, típico del proceso de secado en condiciones medianas-altas de temperatura (Santacruz-Vásquez, V. et al. 2013). El tiempo de secado influyó significativamente según (ANOVA p<0,05) en la reducción del tamaño de las muestras durante las primeras 5 horas. A partir de estas horas las variaciones en el encogimiento para los cuatro tratamientos no son estadísticamente significativas. La eliminación de agua superficial intercelular en las primeras 5 horas representa el mayor % de agua en el producto, por lo cual después de las 5 horas, la eliminación del agua es intercelular en un menor % de acuerdo con Ellwanger, L. (2009) quien describe que la eliminación del agua superficial del producto que el movimiento de la humedad dentro del sólido es una función de la naturaleza física del sólido, su temperatura y su contenido de humedad. Este comportamiento se puede atribuir a que durante el proceso de deshidratación se provoca un endurecimiento superficial, generando mayor rigidez en la muestra y un subsecuente incremento de resistencia al cambio de área en su estructura Santacruz-Vásquez, V. (2013).

Figura 4. Comportamiento de los valores de área de estrellas de carambolo durante el secado a 60 y 70 °C.

Perímetro El perímetro es la medida del contorno de una figura geométrica y su comportamiento se muestra en la figura 5, donde se evidencia que estas disminuyen con el tiempo de proceso para todos los tratamientos manteniéndose constante a partir de la segunda hora y presentándose los menores cambios para el tratamiento 10 mm de espesor y 70°C, después de la 4 hora. Como se evidencia en la figura 5 en la hora 4 hay un cruce de variables para el espesor de 10mm en los dos tratamientos debido al tipo de reducción de agua en la parte intercelular e intracelular de las muestras. Este comportamiento se puede deber al largo periodo de deshidratación y la velocidad de secado, donde se contraen sus puntas en el caso de estrellas de carambolo, tendencias similares se encuentra en discos de manzana trabajados por Fernández, L. (2005) y Santacruz-Vázquez, V.(2008). El análisis estadístico arrojo que el tiempo es un factor significativo (ANOVA p˂0.05), presentándose los mayores cambios en las primeras dos horas. En relación a los factores de temperatura y espesor, estos no presentan una diferencia estadísticamente significativa.

Figura 5 .Comportamiento del perímetro de estrellas de carambolo deshidratadas a 60° y 70° C.

Longitud máxima La longitud máxima es la distancia entre los dos puntos más alejados del objeto (Casas, 2011).El comportamiento de este parámetro se ve en la figura 6, donde se observa una disminución en todas las variables trabajadas, se obtuvo como mejor variable 10mm a 70°C, esto debido al encogimiento de las muestras por las altas temperaturas y periodos de tiempo, presentándose un endurecimiento y encogimiento en todos sus bordes en general Santacruz-Vázquez, V. (2013). El tiempo es un factor estadísticamente significativo en la tres primeras horas de secado (ANOVA p˂0.01), respecto a los factores de espesor y temperatura en este parámetro.

Figura 6. Comportamiento de la longitud máxima de estrellas de carambolo deshidratadas a 60° y 70° C.

Longitud Mínima La longitud mínima es la línea más larga que se pueden extraer a través del objeto perpendicular al eje mayor (www.oupe.es). En la figura 7 Se observa el comportamiento de las muestras, donde se observa la variable de 5 mm-60°C, como la mejor. Debido a las temperaturas, espesores y periodos de deshidratación trabajados. Santacruz-Vázquez, V (2008). Estadísticamente el tiempo en las cuatro (4) primeras horas (ANOVA p˂0.005) cambio significativamente para todas las variables, la interacción entre los factores de espesor y temperatura con una diferencia del 85% aproximadamente, altamente significativo (ANOVA p˂0.01), en este parámetro.

Figura 7. Comportamiento de la longitud mínima de estrellas de carambolo deshidratadas a 60° y 70° C.

Diámetro de feret El diámetro de Feret representa la distancia entre dos líneas paralelas que son tangenciales al contorno de la proyección de la muestra (www.criba.edu.ar). El comportamiento de este parámetro se indica en la figura 8, en el que hubo una disminución en las tres (3) primeras horas, donde la mejor variable para este parámetro es 10mm-70°C. Siendo el tiempo el único factor estadísticamente significativo (ANOVA p˂0.05), respecto a otros factores como la temperatura y espesor. En el parámetro de diámetro de feret durante la deshidratación como se presenta en la Figura 8 se observa que a partir de la 4 hora se vuelven relativamente constantes todas las variables, independientes del espesor y la temperatura este comportamiento puede deberse a la velocidad de secado y pérdida de humedad que se presentan desde la 4 hora.

Figura 8. Comportamiento del diámetro de Feret en estrellas de carambolo deshidratadas a 60° y 70° C.

8.5 Cambios Colorimétricos El color es un atributo sensorial muy importante. Los cambios de parámetros como luminosidad*, coordenada a*, coordenada b*, croma* y Hue* durante la deshidratación por aire caliente son parámetros que indican la calidad de este. Los cambios de color en estrellas de carambolo durante la deshidratación por aire caliente, se muestran a continuación: Luminosidad* El parámetro luminosidad (L*), indica el nivel de brillantez en la muestra y se encuentra en una escala donde negro=0 y blanco=100. El comportamiento de este parámetro para las condiciones de secado estudiadas se muestra en la figura 9, donde se evidencia que con el incremento de temperatura y tiempo de secado las estrellas de carambolo se fueron oscureciendo, lo que corresponde a una disminución en este parámetro. Estudios realizados en mora por Guzmán, M. (2013), en mango por Zuluaga, J. (2010) y Moreno (2010), en kiwi por Mohammadi, A. (2008), y en el tomate por Ceballos, E. (2012); muestran resultados muy similares al comportamiento de luminosidad y también al incremento de las variables de temperatura y tiempo mostrándose como mejor variable 5mm-60°C. Donde se demuestra que la pérdida de este parámetro se relaciona con la degradación de pigmentos debido al aumento de tiempo y temperatura de secado, donde a mayor temperatura menor luminosidad produciendo una decoloración en las muestras y así 55

mismo generando una reacción no enzimática. Estadísticamente todos los factores de tiempo, espesor, temperatura, y sus interacciones entre sí (espesor*temperatura – espesor*tiempo -espesor*temperatura*tiempo) teniendo una diferencia de aproximadamente 92%, los cuales son altamente significativos en todo el proceso de deshidratación (ANOVA p˂0.01).

Figura 9. Cambios en la Luminosidad (L*) de estrellas de carambolo durante el secado a 60 y 70°C.

Coordenada a* La coordenada (a*) es el parámetro que define la desviación del punto acromático correspondiente al rojo >0 y el verde <0. En la figura 10 se observa el comportamiento de este parámetro con respecto al tiempo y temperatura de deshidratación, donde se evidencia que hay una tendencia de los valores a incrementar, lo cual se relaciona con una presencia de tonalidades roja hacia naranja oscuro en las muestras. El aumento hacia el color rojo se podría deber a la reacción de degradación de pigmentos carotenoides (oxidación por oxigeno), lo cual concuerda con los trabajos realizados para manzana deshidratada por Cortés, M. (2008), en rodajas de naranja por De pilli, E. (2008) y mango por Zuluaga, J. (2010), donde se correlacionan con los largos periodos de tratamiento llegando a la reacción de Maillard, por las altas temperaturas. En la figura. 10 se observa que a partir de la 3 hora factores como la temperatura presentan mayores cambios de tonalidad hacia el rojo naranja para los dos espesores. La mejor variable para este parámetro es la de 10mm a 60°C ya que el color amarillo se mantiene 56

constante durante todo el tiempo de secado. Sus interacciones (*) entre sí (espesor*temperatura – espesor*tiempo -espesor*temperatura*tiempo), tuvieron un cambio altamente significado (ANOVA p ˂0.01) con aproximadamente 85% de diferencia, siendo el mejor tratamiento para este parámetro 10mm-60°C.

Figura 10. Cambios en la coordenada (a*) de estrellas de carambolo durante el secado a 60 y 70°C

Coordenada b* El parámetro (b*) indica la cromaticidad en el eje azul (-) a amarillo (+).La grafica de este parámetro, para estrellas de carambolo deshidratadas a 60°C-70°C (Figura 11) indica un aumento en su color amarillo característico del producto para todas sus variables debido a las temperaturas y tiempo de secado. Trabajos similares para la manzana, el plátano, la papa y la zanahoria por Krokida, M. (2001) y para discos de manzana por Fernández, L.(2005) muestran que el color amarillo aumenta con el progreso de tiempo y la reducción del contenido de humedad en las muestras. Este aumento podría estar relacionado con la contracción en el área, causando un aumento en la concentración de carotenoides a través de las muestras y desplazando el color hacia amarillos más intensos. Krokida, M. (2001) Estadísticamente todos los factores de tiempo, durante todas las horas, temperatura, espesores y sus interacciones (*) entre sí, son altamente significativas (ANOVA p˂0.01) en el cambio de este parámetro, durante todo el proceso de deshidratación con una diferencia de aproximadamente 90%, siendo la mejor variable para trabajar 5mm-70°C.

Figura 11. Cambios en la coordenada (b*) de estrellas de carambolo durante el secado a 60 y 70°C

Croma* Croma es el parámetro que se usa para distinguir o categorizar al color rojo, azul, verde y amarillo. Es el color en estado puro sin mezclarse con el blanco o negro ya que estos no se consideran tonos. En la figura 12 se indica el comportamiento de estrellas de carambolo secadas a 60°-70° C donde se estudió el grado de saturación correspondiente al color amarillo, en el que por las altas temperaturas se concentran los pigmentos carotenoides que son los responsables de este color, por lo tanto su saturación en todas las variables Cortes, M. (2008) Estadísticamente todas los factores de tiempo, temperatura y espesor y sus interacciones (*) entre sí, son altamente significativos para los cambios de este parámetro en la deshidratación (ANOVA p˂0.01) de aproximadamente 90%, mostrándose como mejor variable en este parámetro 5mm-70°C, ya que tiene gran saturación de amarillo.

Figura 12. Cambios en valores de croma* para estrellas de carambolo durante el secado a 60° y 70°C.

HUE* Hue también denominado tono, tinte y color, es la propiedad del color que se refiere al estado puro del color, el color puro al cual más se acerca. Es la cualidad por la cual se diferencia y se da el nombre al color (www.proyectacolor.cl) La figura 13 muestra el cambio de este parámetro para estrellas de carambolo deshidratadas a 60° y 70° C, donde se observa que el tono varía dependiendo de la temperatura de secado, donde a mayor temperatura existe mayor disminución en la tonalidad de amarillos más intensos, coincidiendo con los resultados de las coordenadas L* y b* siendo más notable la disminución en las muestras expuestas a 70° C debido al aumento de temperatura. Estadísticamente todos los factores y sus interacciones (*), son altamente significativos en los cambios de este parámetro estudiado (ANOVA p˂0.05), siendo el mejor tratamiento 5mm-70°C.

Figura 13. Cambios en valores de Hue* para estrellas de carambolo durante el secado a 60° y 70°C.

Para establecer el cambio total del color en las muestras de carambolo, se determinó la diferencia de color, la cual combina los parámetros L*, a* y b*. El color aumenta con el tiempo de proceso y no se evidencia un efecto significativo por el incremento en la temperatura. Comportamiento que coincide con lo reportado por Edoun, M. (2014) en rodajas de piña; así mismo este autor indica en su estudio, que algunos autores han mostrado que el cambio son influenciados por pardeamiento no enzimático y la destrucción del pigmento - carotenoides.

Figura 14.Valores para ∆E, en estrellas de carambolo deshidratadas a 60°-70°C

8.6 Correlación Correlación entre encogimiento y velocidad de secado.

De acuerdo con el comportamiento de los parámetros morfométricos, se establece que el área es el parámetro que mejor evidencia la variación en el encogimiento de las muestras de carambolo durante el proceso de secado; por lo cual, se utilizara está variable, como parámetro para evaluar el cambio en el encogimiento. Al correlacionar las variables de encogimiento y humedad del producto (Figura 15), se evidencia una correlación lineal para todos los tratamientos, lo cual evidencia que al removerse el agua de la fruta, se produce un desequilibrio de presión entre la parte interna y externa del material, conduciendo al encogimiento o colapso de la estructura y cambios en la forma Pérez, C. (2010).

Figura 15. Correlación entre encogimiento y la humedad de estrellas de carambolo

Correlación entre Coordenada b*y velocidad de secado. De acuerdo con el comportamiento de los parámetros colorimétricos, se establece que la coordenada b* es el parámetro que mejor evidencia la variación en el color de las muestras de carambolo durante el proceso de secado; por lo cual, se utilizara está variable, como parámetro para evaluar el cambio de color. Al correlacionar las variables de coordenada b* y humedad del producto (Figura 16), se evidencia una correlación lineal para todos los tratamientos, lo cual evidencia que este aumento podría estar relacionado con la contracción en el área, causando un aumento en la concentración de carotenoides a través de las muestras y desplazando el color hacia la región amarillenta. Krokida, MK. (2001). 61

Figura 16. Correlación entre coordenada b*y la humedad de estrellas de carambolo

8.7 Análisis Sensorial Para conocer la aceptación del producto obtenido bajo las diferentes condiciones y tratamientos utilizados en el presente trabajo, se realizó una evaluación sensorial por atributos de las estrellas de carambolo deshidratadas.

60°C- 5mm

70° – 5mm

60°C – 10 mm 70°C – 10 mm Figura 17 Resultados análisis sensorial por tratamiento En la figura 17 se muestra la evaluación sensorial y aceptación en cuanto a la apariencia y calidad del producto, donde se evidencia que las muestra con mayor aceptación en atributos de sabor, olor, color, textura y apariencia general fue a 70°C con un espesor de 5mm siendo el color y la apariencia en general los dos atributos más significativos para los catadores, ya que el color de la muestra es más acentuado y su presentación es la esperada. Para los tratamientos a 60°C se observa que el grado de aceptabilidad es similar para los dos espesores, demostrando valores bajos en los niveles de aceptación para todos los atributos evaluados, donde muestran una textura menos crujiente y ese factor desagrada a los catadores. En el caso del tratamiento 70°C a un espesor de 10mm el grado de aceptación es mayor que los reportados para 60°C pero igualmente no se cuenta con una mayor aceptación para el atributo de textura. Se considera que las mejores condiciones de secado y aceptabilidad para las estrellas de carambolo corresponden a 70°C con un espesor de 5mm por un tiempo de 8 horas.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos durante el proceso de deshidratacion por aire caliente en las estrellas de carambolo, demostraron ser una buena alternativa para incrementar la vida util del producto ofreciendo practicidad, calidad y caracteristicas sensoriales llamativas, respondiendo de esta manera con algunas necesidades requeridas por los consumidores. Se estandarizó y validó una metodología para la evaluación de las características morfométricas y colorimétricas de las estrellas de carambolo por medio de la captura de imágenes, las cuales servirán más adelante a la industria como herramienta en procesos de secado, por ser una alternativa a la inspección visual económica y de fácil análisis. La velocidad de pérdida de humedad fue mayor cuando se incrementó la temperatura y se redujo el espesor, presentándose mayor pérdida para el tratamiento de 70°C y 5 mm de espesor. En relación al nivel de encogimiento, se permitió evaluar el cambio de tamaño de las muestras, teniendo en cuenta las condiciones de deshidratación empleadas, fueron las que permitieron mantener un producto más estable con una menor pérdida de tamaño es el tratamiento de secado a 70°C con un espesor de 5mm. Durante el proceso de deshidratación, se produjo un deterioro de los pigmentos carotenoides del carambolo, presentándose un pardeamiento no enzimático, lo cual afecto significativamente todos los parámetros colorimétricos: L*, a*, b*, croma* y Hue* Siendo el parámetro de luminosidad el más afectado debido a una mayor extracción del agua en la fruta principalmente en el tratamiento de 10mm a 70°C. Los resultados del parámetro diferencia total de color (E) muestran correlación directa con el tiempo y la velocidad de secado, siendo la condición de secado 70°C y la muestra con un espesor de 5mm la que permite obtener un producto con mejores características de calidad y una mejor percepción sensorial en las variables de sabor color olor textura y apariencia en general. El cambio de las características morfométricas de las muestras de carambolo está directamente relacionados con la velocidad de pérdida de humedad, siendo la condición de secado a 70°C y espesor de la muestra de 5mm de espesor, la que presenta mayor pérdida de humedad y menor nivel de encogimiento, lo cual favorece la calidad final del producto y su estabilidad durante el tiempo de almacenamiento. 64

RECOMENDACIONES 1. Evaluar el impacto a nivel nutricional de las condiciones de secado del carambolo, para obtener otros criterios a la hora de seleccionar el mejor tratamiento, teniendo en cuenta que se debe buscar alternativas para incrementar la vida útil de las frutas que generen el menor impacto posible la calidad nutricional como vitaminas A y C. 2. Continuar con estudios relacionados con la evaluación de cambios morfométricos y colorimétricos en los diferentes procesos de transformación de los alimentos, ya que es una herramienta de bajo costo que permite cuantificar esos cambios y facilitar la toma de decisiones en diferentes procesos.

3. Para futuros proyectos, se recomienda plantear nuevos diseños experimentales en el que se tengan en cuenta mayor combinación de variables.

DIVULGACIÓN DEL TRABAJO

A continuación se listan las divulgaciones realizadas durante desarrollo del proyecto de investigación.

1. Adriana Espinosa, Sirleny González, Nidia Casas. 2013. Efecto de la deshidratación por aire caliente sobre las características morfométricas y colorimétricas de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola). II Congreso Institucional de Investigación Uniagraria. Modalidad: poster 2. Adriana Espinosa, Sirleny González, Nidia Casas. 2013. Efecto de la deshidratación por aire caliente sobre las características morfométricas y colorimétricas de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola). Encuentro Institucional de Semilleros Uniagraria. Modalidad: Ponencia 3. Adriana Espinosa, Sirleny González, Nidia Casas. 2013. Efecto de la deshidratación por aire caliente sobre las características morfométricas y colorimétricas de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola). Encuentro de Semilleros Redcolsi Nodo Bogota. Modalidad: Ponencia. Ganadores para representar al Nodo Bogotá en Encuentro Nacional de Semilleros 4. Sirleny González, Adriana Espinosa Vargas, Nidia Casas Forero. 2014. Cambios en el color y el nivel de encogimiento de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola) durante el secado convectivo. III Congreso Institucional de Investigación Agraria. Modalidad: poster 5. Nidia Casas Forero, Sirleny González, Adriana Espinosa. 2014. Cambios de Color Durante el Secado por Aire Caliente de Estrellas de Carambolo (Averrhoa carambola). Articulo aprobado congreso IICTA 2014. Oral y poster. 6. Nidia Casas Forero, Sirleny González, Adriana Espinosa. 2014. Efecto del secado convectivo sobre el encogimiento de estrellas de carambolo (Averrhoa carambola). Articulo aprobado congreso IICTA 2014. Oral y poster.

ANEXOS 1. Formato usado para anรกlisis sensorial en estrellas deshidratas por aire caliente.

REFERENCIAS    

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