Tesis / 0305/I.A. by MAOSABO

ESTUDIO DEL EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE CLORURO DE SODIO Y TEMPERATURA EN EL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA Y SU INFLUENCIA EN CAMBIOS COLORIMÉTRICOS Y DE TEXTURA COMO PARÁMETROS DE CALIDAD EN LA CONSERVACIÓN DE ARVEJA (Pisum sativum L.)

HERMES RICARDO ESTRELLA MAHECHA LAURA GONZÁLEZ SUÁREZ

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍADE ALIMENTOS PROYECTO DE GRADO BOGOTÁ D.C. 2014

HERMES RICARDO ESTRELLA MAHECHA LAURA GONZÁLEZ SUÁREZ

Trabajo de grado para optar al título en Ingeniería de Alimentos

Director Pedro Alejandro García Ávila Ingeniero Químico

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍADE ALIMENTOS PROYECTO DE GRADO BOGOTÁ D.C. 2014

NOTA DE ACEPTACIร N ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

______________________________________ Firma del presidente del jurado

______________________________________ Firma del jurado

Bogotรก D.C., 06 de Noviembre de 2014

AGRADECIMIENTOS

A Dios y la Virgen por colmarnos de entendimiento, fortaleza, confianza y fe para lograr nuestros sueños y guiarnos hacia el camino correcto.

A la Ingeniera Gloria González por sus sabios consejos, su dedicación y buena actitud para resolver todas nuestras dudas y por hacer que creyéramos en nosotros mismos al momento de tomar importantes decisiones.

Al Ingeniero Guillermo Corredor por ayudarnos cuando más lo necesitábamos con la parte experimental y análisis estadístico del proyecto.

A todos los docentes que estuvieron pendientes a lo largo del desarrollo de la presente investigación.

DEDICATORIA

A Dios y la Virgen por llenarme de sabiduría para tomar las mejores decisiones, paciencia para lograr lo que se veía imposible y fortaleza para superar lo que depara la vida.

A mis padres por brindarme todo su amor. Amor que se ve reflejado en su comprensión, dedicación y esfuerzo por hacer que dé el gran primer salto del largo camino que empieza a partir de este momento.

A mis hermanos por estar siempre presentes, bien sea para aconsejarme o simplemente para sacarme una sonrisa en momentos de desesperación...

A mis abuelitas por su ternura y palabras de ánimo, lo que refleja orgullo y amor por parte de ellas hacia mí.

A Juan porque a pesar de sus pocas palabras, en ellas demuestra ánimo, consejos y acompañamiento para guiarme en la toma de las mejores decisiones.

Por último a toda mi familia porque con solo una pregunta, demostraban su preocupación y apoyo. “Nunca pares, nunca te conformes, hasta que lo bueno sea lo mejor y lo mejor sea excelente”.

Laura González Suárez

DEDICATORIA

A Dios todo poderoso por iluminarme con entereza, sabiduría y ánimo para realizar la presente investigación.

Con todo mi aprecio a mis padres Myriam y Andrés, porque el fruto de su esfuerzo y sacrificio ha sido trascendental para alcanzar este logro.

Hermes Ricardo Estrella Mahecha

RESUMEN

La arveja es una alimento que presenta altos volúmenes de producción anuales que pueden llegar a repercutir en pérdidas pos cosecha de casi 42.1% (Osorio et al., 2012) cuando es necesario aumentar el tiempo de comercialización (Mazzeo et al., 2006). Una alternativa para ampliar su consumo es la comercialización de la leguminosa mínimamente procesada y deshidratada osmóticamente, ya que mejora la calidad del alimento en términos de color, sabor, aroma y textura, contribuyendo a la estabilidad del producto durante periodos de almacenamiento. Es por esto que la presente investigación se enfocó al estudio del efecto de la concentración de cloruro de sodio (3% - 7%) y temperatura (20°C – 40°C) en un tiempo de procesamiento osmótico de seis (6) horas y su influencia en cambios colorimétricos y de textura como parámetros de calidad en la conservación de arveja (Pisum sativum L). De acuerdo a los perfiles de cinética de deshidratación osmótica definidos a partir de los porcentajes de pérdida de humedad y de peso durante el procesamiento, se estableció que el tratamiento que incidió en mejores resultados en el proceso fue al emplear concentración de cloruro de sodio de 7% y temperatura de la solución hipertónica de 40°C, puesto que a mayor concentración y mayor temperatura el punto máximo de pérdida de humedad y de peso es alcanzado a la hora tres del procesamiento, lo que indica que es aproximadamente 16% más rápido con respecto a los tratamientos de 3% de cloruro de sodio a 20°C - 40°C. Para el estudio del comportamiento en variaciones colorimétricas y de textura, la arveja fue sometida a procesamiento osmótico con el mejor tratamiento obtenido, empacada en contenedores SelloPlus 8oz de polietileno con sistema de sellado total completamente hermético y con barrera que no permite el paso del oxígeno ni el vapor de agua, y almacenadas en condiciones de refrigeración (entre 0.0°C – 4,0°C) para cuantificar cambios en atributos de color y de textura por un periodo de tiempo de 15 días, realizando mediciones los días 0, 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 14 y 15. Los cambios de color de la arveja deshidratada osmóticamente y fresca fueron determinados haciendo uso de un colorímetro Konica minolta CR 400, evaluando los parámetros de luminosidad, coordenada a*, coordenada b*, croma y hue; los cuales mostraron cambios de color favorables para la arveja procesada, debido a la posible formación de feofitina por la alteración de la clorofila. Los cambios en la firmeza de la arveja procesada y fresca se cuantificaron por medio de la utilización de un texturómetro Brookfield TA-T PRO, programando una velocidad constante de penetración de 5 mm/s hasta la total penetración de la muestra, evidenciando una disminución de firmeza por parte del alimento deshidratado de aproximadamente 51% en comparación con la arveja fresca. Palabras claves: solución hipertónica, modelo de color CIE L*a*b*, firmeza.

ABSTRACT

Pea is a vegetable that has large quantities of annual production which can have repercussions also 42.1% of postharvest losses (Osorio et al., 2012) when is necessary to increase its commercialization time (Mazzeo et al., 2006). One alternative to expand its consume is the commercial use of the legume at minimal processed and dehydrated thru osmosis, because it improves the quality of food in terms of color, flavor, smell and texture, contributing to the stability of the product during storage periods. That is why this research focused to the study of the effect of the concentration of sodium chloride (3% - 7%) and temperature (20 ° C - 40 ° C) in a processing time of six hours of osmotic dehydration and its influence on colorimetric changes and texture as quality parameters in the conservation of pea (Pisum sativum L). According to the profiles of osmotic dehydration kinetics defined from the percentages of loss of moisture and weight, it was established that the treatment had positive impact results in the process was the use of concentration sodium chloride of 7% and temperature of the hypertonic solution at 40 ° C, because at higher concentration and higher temperature the maximum point of loss of moisture and weight is achieved on the third hour of the process, indicating that is approximately 16% faster compared to treatments of 3% sodium chloride at 20 ° C - 40 ° C. To study the behavior of colorimetric variations and texture, peas submitted to osmotic process with the best obtained treatment, packed in containers SelloPlus 8oz of polyethylene with total sealed system, completely hermetic and a barrier that prevents the passage of oxygen or water vapor, and stored under temperatures between 0.0 ° C - 4.0 ° C to obtain changes in color and texture for a period of 15 days, making measurements on day 0, 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 14 and 15. The changes in the color on the dehydrated and fresh peas thru osmosis, were determined using Konica minolta colorimeter CR 400, evaluating brightness parameters, coordinate a *, coordinate b *, chroma and hue; that showed favorable changes of color in the processed pea due to the possible formation of pheophytin by alteration of chlorophyll. The changes in strength of the processed and fresh peas were quantified by using a Brookfield texture analyzer TA-T PRO, programming a constant rate of penetration of 5 mm / s until the full penetration of the sample, showing a firmness decrease in dehydrated food by approximately 51% compared to the fresh peas. Keywords: hypertonic solution, color model CIE L * a * b *, firmly.

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………15 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………………….....16 3. JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………….....17 4. OBJETIVOS..…………………………………………………………………………...19 4.1

OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………...19

4.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………………...19

5. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA………………………………………………………....20 5.1

DESHIDRATACIÓN - Generalidades………………………………………………20

5.2

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA……………………………………………........20

5.2.1

Principios de la deshidratación osmótica………………………………………....22

5.2.2

Factores que afectan el proceso de deshidratación osmótica……………………..23

5.2.2.1 Tipo de agente osmótico………………………………………………………….23 5.2.2.2 Concentración de la solución hipertónica………………………………………...23 5.2.2.3 Temperatura de la solución hipertónica…………………………………………..24 5.2.2.4 Geometría del material alimenticio……………………………………………….24 5.2.2.5 Relación producto-solución…………………………………………………........25 5.3 ARVEJA……………………………………………………………………………...25 5.3.1

Clasificación taxonómica………………………………………………………....25

5.3.2

Morfología………………………………………………………………………..25

5.3.3

Composición nutricional…………………………………………………….…....26

5.3.4

Producción de arveja en Colombia…………………………………………….....27

5.3.5

Mercado internacional de la arveja……………………………………………….29

5.4 CLORURO DE SODIO – Generalidades………………………………………….....30 5.5 COLORIMETRÍA – Generalidades………………………………………………......30 5.5.1

Medición de las características colorimétricas…………………………………....31

5.6 TEXTURA – Generalidades……………………………………………………….....32

6 METODOLOGÍA……………………………………………………………………......34 6.1 DETERMINACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA PARA ARVEJA (Pisum Sativum) A PARTIR DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN…………………………..………………………………………….34 6.1.1

Adquisición de la materia prima………….……………………………………….34

6.1.2

Acondicionamiento de la materia prima……………………………………….….35

6.1.3

Preparación de las soluciones hipertónicas.……………………………………….36

6.1.4

Proceso de deshidratación osmótica.……………………………………………....36

6.1.5

Diseño experimental..................................................................................................36

6.1.6

Cálculo de la cinética de deshidratación osmótica…………………………....…....37

6.2 ANÁLISIS DE COMPORTAMIENTO EN CAMBIOS COLORIMÉTRICOS Y DE TEXTURA PARA ARVEJA DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Y FRESCA……38 6.2.1 Análisis de cambios colorimétricos y textura……………………………………....38 7. RESULTADOS……………………………………………………………………..…...40 7.1 IDENTIFICACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA A PARTIR DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA…...40 7.2 COMPORTAMIENTO EN CAMBIOS COLORIMÉTRICOS Y DE TEXTURA PARA ARVEJA DESHIDRATA OSMÓTICAMENTE Y FRESCA…………………..................41 7.2.1 Cambios Colorimétricos……………………………………………………………..42 7.2.1.1 Luminosidad……………………………………………………………………….42 7.2.1.2 Coordenada a*………………………………………………………………...…...43 7.2.1.3 Coordenada b*………………………………………………………………..…....44 7.2.1.4 Croma………………………………………………………………………….…..45 7.2.1.5 Hue…………………………………………………………………………….…..46 7.2.1.6 Diferencia de color L* a* b*……………………………………………….……...47 7.2.2 Cambios de textura……...…………………………………………………………..48 8. CONCLUSIONES………………………………………………………………..….......49 9. RECOMENDACIONES…………………….…………………………………………..50 REFERENCIAS……………………………………………………………………..……..51 ANEXOS…………………………………………………………………………….……..56

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Taxonomía de la arveja (Pisum sativum)………………………………………....25 Tabla 2. Valor nutricional de 100 gramos de arveja comestible…………………………...27 Tabla 3. Zonas productoras de Colombia. Área cosechada, producción y rendimiento del cultivo de arveja por departamentos…………………................................................……..27 Tabla 4. Procedencia de arveja verde en vaina por departamentos………………………...28 Tabla 5. Principales países productores de arveja verde…………………………………….29 Tabla 6. Diseño de tratamiento del proceso de deshidratación osmótica………………......37

LISTA DE FIGURAS

Pág. Figura 1. Transferencia de agua y solutos en el proceso osmótico………………………..21 Figura 2. Representación esquemática del tejido del material celular y el patrón de la transferencia de masa……………………………………………………………………...22 Figura 3. Geometría de reducción de tamaño de alimentos para deshidratación osmótica………………………………………………………………..………………….24 Figura 4. Estados de crecimiento de granos previos a la madurez para consumo en verde………………………………………………………………………………………26 Figura 5. Modelo de color L* a* b*……………………………………………………....32 Figura 6. Arveja fresca en vaina………………………………………………………….. 35 Figura 7. Alistamiento y acondicionamiento de arveja verde fresca……………………... 35 Figura 8. Tratamiento térmico durante el proceso de deshidratación osmótica………….. 36 Figura 9. Empaque de arveja procesada y fresca………………………………………......39 Figura 10. Medición de firmeza en arveja………………………………………………....39 Figura 11. Cambio de luminosidad de arveja procesada en frente a arveja fresca…………43

LISTA DE GRÁFICAS

Pág.

Gráfica 1. Comportamiento de pérdida de humedad en los tratamientos de deshidratación osmótica evaluados…………………………………………………………………….…40 Gráfica 2. Comportamiento de pérdida de peso en los tratamientos de deshidratación osmótica evaluados……………………………………………………………………….41 Gráfica 3. Perfil de los cambios en el parámetro de luminosidad para arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………………….……..43 Gráfica 4. Perfil de los cambios en el parámetro de coordenada a* para arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………...........................44 Gráfica 5. Perfil de los cambios en el parámetro de coordenada b* para arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………………………...45 Gráfica 6. Perfil de los cambios en los valores de Croma para arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………………………...46 Gráfica 7. Perfil de los cambios en los valores de Hue para arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………………………...46 Gráfica 8. Valores para E en arveja deshidratada osmóticamente y fresca……………....47 Gráfica 9. Comportamiento de la firmeza en granos de arveja deshidratada osmóticamente y fresca…………………………………………………………………………………....48

LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo 1. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de humedad en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................57 Anexo 2. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de peso en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................58 Anexo 3. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de luminosidad en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................59 Anexo 4. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de la coordenada a* en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................60 Anexo 5. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de la coordenada b* en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................62 Anexo 6. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de croma en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................63 Anexo 7. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de Hue en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................64 Anexo 8. Valores para la diferencia de color ΔD en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................66 Anexo 9. Tablas de valores promedio, análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambios de textura en arveja fresca y deshidratada osmóticamente.......................................................................................................................66 Anexo 10. Ficha técnica del material de empaque................................................................67

INTRODUCCIÓN

En épocas de cosecha se presentan pérdidas de recolección debido a que es mayor el volumen de producción que se maneja y a que el tiempo de comercialización del alimento es más largo; por lo que actualmente se requieren pre tratamientos y métodos de conservación para reducirlas (Mazzeo et al., 2006). Una alternativa del hombre para aprovechar más y mejor los alimentos que se producen es conservarlos mediante la disminución del contenido de agua. Para esto, desde la antigüedad se empleó el secado al sol y en algunos casos lo complementó con la impregnación de sal.

Hoy, la investigación tecnológica busca la aplicación de otras técnicas más eficientes de deshidratación, bajo condiciones controladas para procesar mayores volúmenes y obtener productos de mejor calidad.

Desafortunadamente durante la aplicación de métodos convencionales de deshidratación ocurren cambios más o menos intensos que disminuyen en calidad y cantidad el contenido de nutrientes básicos para la dieta humana y cambian las características sensoriales de los productos. En un intento para evitar estos efectos se emplean aditivos que contrarrestan el desarrollo de microorganismos y previene o reponen los cambios ocasionados por los procesos aplicados.

En la actualidad existe una amplia tendencia hacía la investigación y desarrollo de técnicas de conservación de alimentos que permitan obtener productos de alta calidad nutricional, que sean muy similares en color, aroma y sabor a los alimentos frescos y que no contengan agentes químicos conservantes (Camacho, 2002).

La Deshidratación Osmótica consiste en sumergir un producto alimenticio en una solución con una alta presión osmótica, lo cual crea un gradiente de potencial químico entre el agua contenida en el alimento y el agua en la solución, originando el flujo de agua desde el interior del producto, para igualar los potenciales químicos del agua en ambos lados de las membranas de las células del vegetal (Zapata y Castro, 1999).

Es por esto que la presente investigación pretende estudiar el efecto de la concentración de cloruro de sodio y temperatura durante el proceso de deshidratación osmótica y su influencia en cambios colorimétricos y de textura como parámetros de calidad en la conservación de arveja.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La arveja (Pisum sativum L) es un producto que presenta alto grado de estacionalidad y cerca del 75% de humedad que incide en una corta vida útil en fresco. En el país es la segunda leguminosa en importancia y actualmente se cuenta con oferta de arveja verde fresca todo el año (FENALCE et al., 2010), el problema se presenta cuando los volúmenes de producción aumentan y se hace necesario prolongar el tiempo de comercialización (Mazzeo et al., 2006) ya que se generan pérdidas pos cosecha debido al carácter perecedero del producto.

De acuerdo a lo anterior se plantea la siguiente pregunta de investigación:

¿Cuál concentración de cloruro de sodio (3% y 7%), cuál temperatura (20°C y 40°C) y qué tiempo de procesamiento (entre 1h-6h), presentarán las mejores condiciones para la deshidratación osmótica de arveja y cómo influye en cambios colorimétricos y de textura como parámetros de calidad para la conservación de este producto?

JUSTIFICACIÓN

Según la FAO, el estudio de las pérdidas post-cosecha abarca numerosos aspectos que se relacionan con la diversidad de los productos y con las operaciones que se suceden a lo largo del sistema post-cosecha; lo que lo hace que sea uno de los problemas con mayor impacto en el sector agrícola.

Uno de los métodos de disminuir pérdidas y de aumentar la vida útil de las frutas y hortalizas, es reducir la actividad acuosa presente en ellas, debido a que éste es un componente que controla en su mayoría cambios físicos y químicos que tienen lugar en las mismas.

Son pocos los métodos de conservación que se aplican a las hortalizas para prolongar su frescura. Principalmente se emplea la refrigeración, el lavado y desinfección, el curado o encerado y, aun así estos presentan una vida de mercadeo corta (Mazzeo et al., 2006). Los productos obtenidos por deshidratación osmótica son más estables durante el almacenamiento que los alimentos no tratados por este método. Esto se debe a que presentan menor actividad de agua, provocada por la ganancia de solutos y la pérdida de humedad. A baja actividad acuosa, las reacciones químicas causantes de deterioro en el alimento, también son menores, así como la producción de toxinas por microorganismos (Rahman, 2003). La técnica consiste en sumergir materiales alimenticios de humedad alta en una solución hipertónica (Sharma et al., 2003) y permitir que parte del agua natural se transfiera desde el producto hacía dicha solución (Ratti, 2009).

Esta técnica puede proporcionar la posibilidad de mejorar la calidad de las propiedades funcionales del material alimenticio en términos de color, sabor, aroma y textura (Rahman, 2003) obteniendo productos finales de buena calidad y con potencial de ahorro de energía (Ratti, 2009). En las frutas y hortalizas por medio de la utilización de esta técnica se mejoran propiedades sensoriales y de textura (Barbosa y Vega, 2000).

En la actualidad se están exigiendo productos que conserven sus propiedades de calidad posteriores a su procesamiento. Un estudio realizado por la FAO menciona que las elecciones de los consumidores cumplen una función destacada para orientar la producción, dado que ellos seleccionan ciertos tipos de productos de acuerdo con su lugar de origen, procesos de producción o productor. Los consumidores también ejercen una fuerte influencia a través de la manera en que compran, transportan, conservan, cocinan y consumen sus alimentos. En este sentido el mercado de las frutas y hortalizas debe adaptarse a estos cambios y ofrecer productos preparados, estables y listos para su dispendio directo (Ceballos, 2005).

Por esta razón, las frutas y verduras para consumo en fresco llevan consigo inconvenientes de carácter perecedero del producto y de incomodidad de preparación como lavado y/o, pelado. Estos inconvenientes junto con la falta de tiempo de la sociedad actual hacen que las frutas y verduras mínimamente procesadas reúnan los requisitos necesarios para su empleo, a su vez son más cómodas para el consumo y mantienen las características organolépticas de la materia prima (Castelló, 2007).

4. OBJETIVOS

4. 1 OBJETIVO GENERAL Estudiar el efecto de la concentración de cloruro de sodio y temperatura durante un tiempo de proceso de deshidratación osmótica de seis (6) horas, y su influencia en cambios colorimétricos y de textura como parámetros de calidad en la conservación de arveja (Pisum sativum L).

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Establecer el mejor tratamiento de concentración de cloruro de sodio (3% o 7%) y temperatura (20°C o 40°C) en el proceso de deshidratación osmótica de arveja.  Calcular la cinética de deshidratación, partiendo del análisis de pérdida de humedad y pérdida de peso de la arveja durante el tiempo de procesamiento osmótico (entre 1h-6h).  Analizar el comportamiento de cambios colorimétricos y de textura como parámetros de calidad en la conservación de la arveja deshidratada osmóticamente, implementando el mejor tratamiento obtenido y comparándolo frente a la arveja fresca.

5. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

5.1 DESHIDRATACIÓN - Generalidades

La presencia de agua en los alimentos contribuye de forma importante a su deterioro, es por esto que la disminución del contenido de humedad en un material alimenticio reduce la posibilidad de su alteración biológica y también, de forma apreciable, las velocidades de otros mecanismos de deterioro (Casp y Abril, 1999). Las principales razones por las cuales los alimentos frescos como vegetales y frutas deben preservarse radican en prolongar su vida útil en almacenamiento debido al aumento en la producción agrícola e impartir en los productos valor agregado, en esta medida, las pérdidas pos cosecha originadas por inadecuada planeación en la producción primaria pueden mitigarse implementando sencillos métodos de conservación (Ratti, 2009). Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (2006), la deshidratación es uno de los métodos más efectivos para conservar los alimentos en condiciones estables y seguras y así extender su vida útil. La industria agroalimentaria utiliza la deshidratación como método de conservación de gran número de productos (Casp y Abril, 1999) y el principal objetivo de esta técnica es reducir la actividad microbiana (Ratti, 2009) y el deterioro generado por reacciones químicas por medio de la disminución de la actividad de agua en el material alimenticio (Rahman, 2007). Además, esta técnica permite disminuir considerablemente el peso y la masa de los productos, lo cual consigue ahorros importantes en empaque, manejo (Mujumdar y Ratti, 1995), almacenamiento y transporte (Casp y Abril, 1999).

5.2 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

Durante las últimas décadas numerosas investigaciones han sido enfocados al estudio de la remoción de agua de materiales alimenticios frescos para prolongar su vida útil y obtener mejores características para su manipulación; con el propósito de disminuir costos de transporte y almacenamiento principalmente por la reducción de volumen y peso. La deshidratación osmótica ha mostrado el potencial para obtener mejores productos alimenticios debido a que el proceso de remoción de agua se desarrolla a bajas temperaturas y por el mejoramiento de la calidad de los productos finales (Ratti, 2009). La deshidratación osmótica de los alimentos tiene potenciales ventajas en las industrias procesadoras de frutas y hortalizas. Generalmente este proceso de deshidratación no permite obtener productos con bajo contenido de humedad que puedan ser considerados como no perecederos. Consecuentemente, productos tratados osmóticamente deben ser tratados 20

posteriormente con métodos combinados de deshidratación (aire caliente o liofilización) para obtener productos estables, o el proceso de deshidratación podría ser empleado como pre tratamiento para productos envasados, congelados o mínimamente procesados (Rahman, 2007). El proceso de deshidratación osmótica consiste en la inmersión de un material celular con alto contenido de humedad en una solución acuosa compuesta por agentes osmóticos, y permitir que parte del agua natural se transfiera desde el producto hacía la solución osmótica (Ratti, 2009) como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Transferencia de agua y solutos en el proceso osmótico (Rahman, 2007).

El proceso de deshidratación osmótica puede ser caracterizado por periodos en equilibrio y periodos dinámicos. En los periodos dinámicos, la velocidad de transferencia de masa aumenta o disminuye hasta que el equilibrio es alcanzado. El equilibrio es el punto final del proceso osmótico, donde la velocidad de transferencia de masa es cero (Rahman, 2007). Los productos obtenidos por deshidratación osmótica son más estables durante el almacenamiento que los alimentos no tratados por este método. Esto se debe a que presentan menor actividad de agua, provocada por la ganancia de solutos y la pérdida de agua. A baja actividad, las reacciones químicas causantes de deterioro en el alimento, también son menores, así como la producción de toxinas por microorganismos (Rahman, 2003). Esta técnica puede proporcionar la posibilidad de mejorar la calidad de las propiedades funcionales del material alimenticio en términos de color, sabor, aroma y textura (Rahman, 2003) obteniendo productos finales de buena calidad y con potencial de ahorro de energía (Ratti, 2009).

5.2.1 Principios de la deshidratación osmótica

El tratamiento osmótico es una combinación de procesos de deshidratación e impregnación, los cuales pueden minimizar cambios indeseados en los componentes de los alimentos frescos (Ratti, 2009). Después de la inmersión de un material alimenticio con alto contenido de humedad en una solución hipertónica, la fuerza impulsora de la remoción de agua es el gradiente de concentración entre la solución osmótica y el fluido intracelular. Si la membrana es perfectamente semipermeable, el soluto es capaz de difundirse a través de la membrana al interior de las células; en esta medida, la remoción de agua durante el proceso de deshidratación osmótica se produce principalmente por difusión y flujo capilar, mientras que la absorción de solutos se produce únicamente por difusión (Rahman, 2007). Durante la deshidratación osmótica las membranas celulares actúan como membranas semipermeables, las cuales permiten el paso de pequeñas moléculas de agua pero no de moléculas grandes como las del agente osmótico. El agua continua transfiriéndose a través de las membranas celulares hasta que la concentración de moléculas es la misma en ambos lados (figura 2). El gradiente de presión osmótica es impuesto por la concentración de la solución y a través del control de variables en el proceso, el comportamiento en la transferencia de masa aparecerá en diferentes patrones: deshidratación osmótica o impregnación (rehidratación) (Ratti, 2009).

Figura 2. Representación esquemática del tejido del material celular y el patrón de la transferencia de masa (Ratti, 2009)

5.2.2 Factores que afectan el proceso de deshidratación osmótica

La transferencia de masa durante el proceso de deshidratación osmótica depende de los factores descritos a continuación

5.2.2.1 Tipo de agente osmótico

Los agentes osmóticos comúnmente más usados son la sacarosa y el cloruro de sodio (Rahman, 2007) y partiendo de un punto de vista organoléptico, las soluciones de sacarosa han sido usadas para la deshidratación de frutas y las soluciones con cloruro de sodio han sido empleadas para la deshidratación de hortalizas (Rahman, 2007) debido a consideraciones aromáticas (Barbosa y Vega, 2000). La elección final del soluto, dependerá de factores como el costo, compatibilidad organoléptica con el producto final, acción preservante (Rahman, 2007) y de su masa molecular (Barbosa y Vega, 2000) pues cuanto mayor sea el peso molecular mejor efecto osmodeshidratante posee (Rahman, 2003). El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (1997), afirma que un agente osmodeshidratante de alto peso molecular tendrá mejor efecto osmótico que un soluto con bajo peso molecular, en esta medida, una solución con bajo peso molecular favorecerá el ingreso de soluto al producto más que la salida de agua desde el producto.

5.2.2.2 Concentración de la solución hipertónica

La pérdida de agua a nivel de equilibrio y la tasa del secado osmótico incrementan con el aumento en la concentración del agente osmótico, ya que la actividad del agua de la solución disminuye por el incremento en la concentración del soluto. Una densa capa se forma en la superficie del producto con el incremento de la concentración del soluto, y de esta manera se reducen pérdidas de nutrientes durante el proceso (Rahman, 2007). Usando altas concentraciones de soluto en la solución hipertónica, el agua contenida en el material alimenticio fluye intensamente fuera del producto hacía la solución hipertónica (Ratti, 2009); debido a que la eliminación de agua ocurre sin cambio de fase a temperaturas por debajo de 50°C (Barbosa y Vega, 2000). Si el producto es sumergido en una solución hipertónica de baja concentración, la ganancia de sólidos es mayor que la remoción de agua. En consecuencia, el proceso se encuentra en una situación de impregnación o rehidratación. Bajo este particular fenómeno, el gradiente de concentración de humedad conduce la solución osmótica al interior del producto mientras que el gradiente de solutos los transfiere a la solución hipertónica (Ratti, 2009).

5.2.2.3 Temperatura de la solución hipertónica

La velocidad de pérdida de agua se ve afectada ampliamente por la temperatura de la solución. La temperatura de la solución es el parámetro de mayor influencia en la cinética de pérdida de agua y ganancia de sólidos. La pérdida de agua aumenta con el incremento en la temperatura, mientras que la ganancia de sólidos se ve menos afectada por esta variable. Con altas temperaturas, el soluto se puede difundir tan fácilmente como el agua a través de la membrana celular, y así el enfoque del equilibrio osmótico es logrado principalmente por el flujo de agua proveniente de las células (Rahman, 2007). En procesos de deshidratación osmótica donde el cloruro de sodio es el agente osmodeshidratante, la absorción de la sal por el material alimenticio se encuentra influenciado por la temperatura (Hildebrand, 1992).

5.2.2.4 Geometría del material alimenticio

El comportamiento del proceso de deshidratación osmótica depende de la geometría de las piezas a procesar, debido a la variación de área de superficie por unidad de volumen, y la extensión en la difusión del agua y solutos que participan en el transporte de masa. En materiales alimenticios, la pérdida de agua y la ganancia de sólidos disminuyen con el incremento en el tamaño de la partícula del alimento (Nieuwenhuijzen et al., 2001). La figura 3 muestra cual es la geometría sugerida para el procesamiento osmótico de diferentes frutas y hortalizas.

Figura 3. Geometría de reducción de tamaño de alimentos para deshidratación osmótica (Suca, 2010)

5.2.2.5 Relación producto-solución

Tanto la pérdida de agua como la ganancia de sólidos se incrementan con el aumento de la relación de la masa de solución y la masa del material alimenticio a osmodeshidratar. En esta medida a mayor masa de la solución osmótica frente a la masa del producto más rápida dará lugar la transferencia de masa (Rahman, 2007). Según Mazzeo y colaboradores (2006), es recomendable trabajar relación 1:3 para que el agua del alimento diluya más rápidamente el jarabe durante el procesamiento.

5.3 ARVEJA

5.3.1 Clasificación taxonómica

Tabla 1. Taxonomía de la arveja (Pisum sativum) Nombre Científico Pisum sativum Plantae Reino Magnoliophyta Phylum Fabales Orden Fabaceae Familia Pisum Género Sativum Epíteto Específico L. Autor Epíteto Específico Fuente: Sistema de Información sobre Biodiversidad en Colombia, 2014.

5.3.2 Morfología

La arveja es una planta perteneciente a la familia de las leguminosas (Fabaceae o Leguminosae), de consistencia herbácea, anual (Torres, 1983). El sistema radical presenta una raíz pivotante que desarrolla numerosas raíces secundarias, que a su vez se cubren de finas raíces terciarias, lo que permite a la planta anclarse al suelo. En los pelos radicales se establecen los nódulos fijadores de nitrógeno atmosférico (Ben-Zeíev y Zahorí, 1973). Los tallos suelen ser de color verde o glauco, son huecos, glabros, delgados en la base y progresivamente más gruesos hacia el ápice, con internados angulados, siguiendo un patrón de zig-zag (Buitrago y Duarte, 2006). El crecimiento inicial es erecto hasta poco después del inicio de floración y posteriormente postrado por el peso creciente del follaje.

En cuanto a las hojas, las dos primeras son brácteas trífidas formadas inmediatamente sobre el nudo cotiledonar y pueden ser subterráneas o aéreas. Las hojas verdaderas son alternas, glaucas o variegadas, paripinnadas, las inferiores bifoliadas, característica que va progresando hacia los ápices de las ramas, donde llegan a presentar seis folíolos ovalados, de margen entero o rara vez dentado, que se achican hacia el extremo del raquis, el que termina en un zarcillo simple o ramificado (Fenalce, 2013). El pecíolo de las hojas se encuentra abrazado al tallo por un par de estípulas foliáceas, ovaladas, espolonadas hacia atrás de margen entero, de igual o mayor tamaño que los folíolos, generalmente sobrepuestas, y que hacen un importante aporte fotosintético (Arjona, 1977). A partir de la formación del primer nudo reproductivo se inicia la floración, que prosigue secuencialmente hacia la parte superior de la planta. Los racimos axilares agrupan una, dos o tres flores, cuyo color depende de la variedad (Buitrago y Duarte, 2006). La etapa de fructificación comienza con el desarrollo del fruto hasta alcanzar su tamaño máximo (figura 4), 4 a 10 cm de largo y 1 a 2 cm de ancho, para luego iniciar la etapa de llenado de granos, culminando con la maduración de 4 a 9 semillas por vaina (Ben-Zeíev y Zahorí, 1973).

Figura 4. Estados de crecimiento de granos previos a la madurez para consumo en verde (Buitrago y Duarte, 2006)

5.3.3 Composición nutricional

La arveja es rica en proteínas y carbohidratos, son bajas en grasa y constituyen una buena fuente de fibra, vitaminas A, C y B; cuando se consumen frescas o refrigeradas suministran tiamina y hierro (Buitrago y Duarte, 2006). La fibra de la arveja es soluble en agua, promueven el buen funcionamiento intestinal y ayudan a eliminar grasas saturadas. Además la arveja proporciona energía que hace permanecer por más tiempo la glucosa en la sangre (Fenalce, 2010). En la tabla 2 se presenta el valor nutricional de granos de arveja fresca comestible.

Tabla 2. Valor nutricional de 100 gramos de arveja comestible

Fuente: Sierra, 2010.

5.3.4 Producción de arveja en Colombia

La arveja es la hortaliza de mayor área cosechada en Colombia con 25.658 ha, es decir, el 26.2% del área hortícola cosechada total en 2004 (Ligarreto y Forero, 2009). Se cultiva en catorce departamentos, pero su producción se concentra en Cundinamarca, Boyacá, Nariño y Tolima (Tabla 3). Existen dos sistemas de producción de arveja: la siembra con tutor, denominada comúnmente “colgada”, y la de siembra rastrera o sin tutor. El primero se caracteriza por los altos costos, altos rendimientos y mayor calidad y se cosecha en verde (Fenalce, 2010).

Tabla 3. Zonas productoras de Colombia. Área cosechada, producción y rendimiento del cultivo de arveja por departamentos

Fuente: Restrepo, 2010.

En Colombia, la arveja se comercializa básicamente a través de dos canales. El primero de ellos es el tradicional, en el que participan numerosos intermediarios y el precio es prácticamente fijado por los compradores, sujeto, por supuesto, a las restricciones de oferta y demanda. El otro canal, es el mercado especializado, con participación de agentes que se caracterizan por disponer de una infraestructura comercial, ser organizados y acogerse normas técnicas de calidad. En el comportamiento nacional del mercado de la arveja, inciden las condiciones de abastecimiento de los principales mercados, la distancia de los centros de producción, las facilidades de acceso y la estacionalidad de la oferta de las diferentes regiones. Generalmente, los mercados se abastecen con producción regional y deben suplir la demanda con producto de otras regiones. Los principales productores, Cundinamarca y Boyacá, abastecen a mercados como Bogotá, Medellín, Bucaramanga, y Barranquilla. Los centros de consumo de Pereira y Tunja se abastecen de producción regional, mientras que los mercados de Bogotá, Medellín y Villavicencio lo hacen tanto de producción regional como de otros departamentos. Cali, Barranquilla y Bucaramanga dependen de la producción de otros departamentos (Tabla 4). Dependiendo del canal de comercialización, en Colombia se utilizan diferentes tipos de empaque: de fique, canastas plásticas, bandejas de icopor, bolsas de polietileno perforado. El primero, que por lo general tiene una presentación de 4 a 5 arrobas, es el más utilizado y el que ocasiona los mayores problemas de calidad, ya que induce el calentamiento del producto generando pérdida de este en pocas horas. Si se utilizaran empaques apropiados y la cadena de frío para refrigerar la arveja, su vida útil sería de 15 días y no de 2 o 3 como hasta ahora acontece, según ensayos realizados por Fenalce (Buitrago y Duarte, 2006).

Tabla 4. Procedencia de arveja verde en vaina por departamentos Destino Procedencia Barranquilla Cundinamarca y Boyacá Bogotá Cundinamarca, Boyacá y Tolima Cali Nariño, Antioquia y Tolima Medellín Antioquia, Cundinamarca, Boyacá, Tolima, Nariño, Santander y Huila Pereira Risaralda y Tolima Tunja Boyacá Bucaramanga Cundinamarca, Boyacá y Antioquia Villavicencio Cundinamarca y Meta Fuente: Buitrago y Duarte, 2006.

5.3.5 Mercado internacional de la arveja

Cifras de la FAO indican que la producción mundial de arveja verde incluyendo guisantes en el 2004 fue de 9 millones de toneladas, incluyendo a India como su principal productor, seguida de China y Estados Unidos. Los excedentes de estos países son bajos en relación con el consumo; sin embargo, las exportaciones de China le permiten ubicarse como el segundo exportador de arveja fresca. Colombia figuró entre los veinticinco principales productores de arveja fresca en el año 2004, según las mismas cifras de la FAO (Buitrago y Duarte, 2006). En la tabla 5 se muestra el comportamiento del mercado internacional de la arveja en los principales países productores.

Tabla 5. Principales países productores de arveja verde Producción Importaciones Exportaciones Países Productores Toneladas India 3.200.000 3 2.001 China 2.108.663 3.451 17.391 Estados Unidos 884.700 27.574 5.151 Francia 441.400 7.206 87.769 Reino Unido 313.300 13.556 9.218 Egipto 293.358 23 538 Bélgica 178.000 73.972 15.239 Marruecos 145.430 625 Hungría 93.000 32 2 Holanda 80.000 23.115 9.555 Fuente: Buitrago y Duarte, 2006.

El cultivo de la arveja en Colombia es considerado rentable, pero implica una inversión inicial para su producción, un alto riesgo de pérdidas por las constantes fluctuaciones de los precios en el mercado, susceptibilidad a problemas fitosanitarios y un alto grado de exigencia del consumidor, que rechaza cualquier tipo de daño causado por enfermedades o plagas (Ligarreto y Forero, 2009). El amarillento causado por Fusarium oxysporum f. sp. PisiSchdtdl en arveja, es una de las enfermedades prevalentes y dañinas, en cultivos intensivos. Ésta enfermedad puede ocasionar pérdidas que varían del 30 al 50%, dependiendo de la incidencia, especialmente, en variedades susceptibles y bajo condiciones climáticas favorables para el desarrollo del patógeno (Betancourt y Guerra, 2011).

5.4 CLORURO DE SODIO - Generalidades

Según la Norma Técnica Colombiana 1254, el Cloruro de Sodio (NaCl) es el producto refinado, obtenido a partir de sal marina o sal gema, clasificado como alimento y al que se le ha adicionado yodo y flúor en forma de sales solubles y un deshidratante o anticompactante. Una de las principales misiones que tiene la adición de sal en el procesamiento de alimentos es reducir la actividad del agua, que es la que influye en el crecimiento y la supervivencia de microorganismos (Chavarría, 2008). En esta medida, los alimentos procesados con cloruro de sodio son más estables microbiológicamente durante su almacenamiento. En procesos de deshidratación osmótica, el uso del cloruro de sodio depende de las características sensoriales de producto a procesar; en la mayoría de los procesos con hortalizas se emplea debido a consideraciones aromáticas (Barbosa y Vega, 2000). Cuando se utiliza el cloruro de sodio en proporciones de peso diferentes, se observa que a medida que aumenta la proporción de sal en la solución hipertónica, aumenta el valor máximo de pérdida de agua (Mazzeo et al., 2006).

5.5 COLORIMETRÍA - Generalidades

El color es la sensación producida por las radiaciones luminosas tras su absorción en la retina y posterior procesamiento a nivel cerebral para hacerlo consciente (Valero, 2012). El color es un atributo de la visión. Los ojos, al detectar un ámbito poco extenso de las radiaciones electromagnéticas, hacen posible la identificación subjetiva de cada uno de los colores que se perciben en la vida real. (Benzzo, 2005). El color y la apariencia son el primer contacto que tiene el consumidor con un alimento, condicionando sus preferencias e influenciando su elección. El color está relacionado con las cualidades sensoriales, la composición química y, por lo tanto, uno de los factores que define la calidad de un producto alimentario (Heredia, 2013). El objetivo de la colorimetría es caracterizar numéricamente el color de un objeto. Dicha caracterización debe contar con un sentido perceptual, es decir, los números que se asignan a un color deben describir el color percibido. La percepción del color de un objeto no depende solo de la luz que llega al ojo procedente del objeto, producto de la reflectancia por el iluminante, sino de la luz que se recibe del objeto y de su entorno (Artigas et al., 2002).

5.5.1 Medición de las características colorimétricas

En 1931, la CIE propuso los espacios conocidos como RGB (Red, Green, Blue) y XYZ. El espacio RGB es un espacio de primarios reales, y el espacio XYZ se obtiene mediante una transformación lineal de RGB, imponiendo como condiciones que la luminancia coincida con un valor triestímulo (Artigas et at., 2002). Ciertos colores sólo pueden reproducirse con un valor negativo de estímulo. En este caso, los colores primarios empleados XYZ son imaginarios, es decir, no representan a una luz física (Ortíz, 2002). Para mejorar la representación del color, la CIE desarrolló en 1976 el modelo de color Lab, el cual se usa habitualmente para describir todos los colores que puede ver el ojo humano. Ese mismo año la CIE especificó dos espacios de color, uno para colores emitidos y otro para colores presentes en superficies también conocido como espacio de color CIE 1976 (L* a* b*) o CIELAB (Valero, 2012). La variable L*, es una medida de luminancia para estímulos independientes y toma siempre el valor de 100, mientras que los componentes a* y b* denominadas de cromaticidad definen señales de color magenta-verde, y amarillo-azul, respectivamente. Un valor negativo de a* define un color más verde que magenta, mientras que un valor positivo de b* define un color más amarillo que azul (Ortíz, 2002). El modelo de color Lab es tridimensional y solo puede ser representado adecuadamente en un espacio tridimensional como se muestra en la figura 5. Los diagramas de cromaticidad en el espacio CIELAB no son diagramas de cromaticidad propiamente dichos ya que las coordenadas a* y b* no se relacionan a través de funciones lineales y por ello reciben el nombre de diagramas de croma métrico CIE 1976 (Valero, 2012) El croma C* toma el valor 0 para estímulos acromáticos y normalmente no pasa de 150, aunque puede superar valores de 1000 para estímulos monocromáticos. El tono, H*, varía entre 0 y 360º para los estímulos acromáticos. Ambos términos (C*, H*), también definen la cromaticidad del color de un estímulo y, junto con la L*, determinan las coordenadas cilíndricas del espacio CIELAB (Benzzo, 2005).

Figura 5. Modelo de color L*a*b* (Rivera, 2010)

5.6 TEXTURA - Generalidades

La textura es un componente fundamental de la percepción organoléptica del alimento directamente relacionado con su estructura. Percibida sensorialmente, se define como el atributo de una sustancia resultante de la combinación de las propiedades físicas y percibidas por los sentidos del tacto, incluidos aspectos cinestéticos y la palatabilidad, la vista y el oído (Boatella et al., 2004). La dificultad en las medidas de textura ha obligado a diseñar complejos aparatos experimentales denominados texturómetros los cuales permiten estimar objetivamente esta característica y que se basan en la medida de aspectos tan diferentes como son la deformación, la compresión, la resistencia a la tracción y la fuerza de corte o de cizalla. Como deformación se entiende a la fuerza que se aplica al cuerpo alimenticio para cambiar su forma sin llegar a partirlo. La compresión lo que hace es reducir su volumen sin llegar a dividirlo. La fuerza de corte es la que permite dividir el alimento sin cambiar su forma. Las fuerzas de cizalla provocan la división del alimento por deslizamiento de una parte sobre la otra (Sancho et al., 1999). La principal causa de alteración de la calidad de los alimentos deshidratados, reside en la modificación de su textura. El tipo de pre tratamiento y la intensidad con la que se aplica son operaciones que afectan a la textura de las frutas y verduras deshidratadas. En los alimentos escaldados, las pérdidas de textura están provocadas por variaciones en el contenido en agua durante la deshidratación. La temperatura y velocidad de deshidratación ejercen un efecto determinante sobre la textura de los alimentos. En general las velocidades de deshidratación rápidas y las temperaturas elevadas provocan mayores cambios, que

velocidades de deshidratación más lentas y temperaturas más bajas. El mecanismo que rige este proceso y la velocidad de transferencia del agua son característica de cada soluto y dependen del tipo de alimento y de las condiciones durante el proceso de deshidratación (Soto, 2000).

6. METODOLOGÍA

La metodología planteada para establecer el mejor tratamiento de deshidratación osmótica de arveja parte del estudio del efecto de la concentración, temperatura de la solución hipertónica y tiempo de procesamiento como variables criterio y su influencia en las variables respuesta de pérdida de peso y pérdida de humedad del material en la cinética de deshidratación. Adicionalmente, se evaluaron cambios en aspectos de calidad de arveja procesada con el mejor tratamiento identificado, partiendo del análisis de variaciones en características colorimétricas y de textura para efectuar comparación frente a la arveja fresca durante su almacenamiento en refrigeración. Las fases que se desarrollaron durante la presente investigación fueron las siguientes:  Determinación del mejor tratamiento de deshidratación osmótica para arveja (Pisum Sativum) a partir del cálculo de la cinética de deshidratación.  Análisis de comportamiento en cambios de características colorimétricas y de textura para arveja deshidratada osmóticamente y fresca. El procedimiento estadístico de análisis de varianza y prueba del rango estudentizado de Tukey que permitió establecer el mejor tratamiento se efectuó por medio del uso del programa Statistical Analysis Sofware (SAS®).

6.1 DETERMINACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA PARA ARVEJA (Pisum Sativum) A PARTIR DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN

6.1.1 Adquisición de la materia prima

La arveja verde fresca (figura 6) fue adquirida en el comercio local de la ciudad de Bogotá, se adquirió en vaina ya que después de cosechada conserva mejor su calidad que desgranada (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia). La selección de la arveja se efectuó de acuerdo a los requisitos generales establecidos por la Norma Técnica Colombiana 1250, en esta medida se seleccionaron vainas enteras, cerradas entre sí y cuyo color fuese verde característico, además de sanas, libres de manchas, plagas, enfermedades y daños mecánicos, exentas de olores extraños y desprovistas de humedad exterior anormal. La arveja fue almacenada en condiciones de refrigeración entre 0.0°C a 4.0°C por un periodo de tiempo no mayor a 24 horas previo a su desgrane.

Figura 6. Arveja fresca en vaina (Autores, 2014)

6.1.2 Acondicionamiento de la materia prima

La arveja verde fresca en vaina fue desgranada y se seleccionaron granos jugosos y duros de acuerdo al grado de calidad primario (1a) establecido por la Norma Técnica Colombiana 1250; los granos seleccionados se sometieron a un proceso de lavado con agua potable no valorada, seguido de un procedimiento de desinfección en una solución de 100 partes por millón de hipoclorito de sodio, como sugiere Florez et al., (2010) y un posterior enjuague por inmersión, inmediatamente el exceso de humedad fue retirado de los granos haciendo uso de toallas de papel absorbente. En la figura 7 se presenta el flujo grama de las etapas correspondientes al acondicionamiento de la materia prima.

Figura 7. Alistamiento y acondicionamiento de arveja fresca (Autores, 2014)

6.1.3 Preparación de soluciones hipertónicas

Se prepararon dos soluciones hipertónicas a concentraciones de 3% y 7% de cloruro de sodio en proporción peso/peso haciendo uso de agua potable no valorada.

6.1.4 Proceso de deshidratación osmótica

Las muestras previamente pesadas (50g apróx.) de arveja verde fresca desgranada fueron sometidas a proceso de deshidratación osmótica durante seis (6) horas en soluciones hipertónicas con concentraciones de cloruro de sodio de 3% y 7% y a temperaturas de 20°C y 40°C. Se realizó uso de 6 vasos de precipitado de 600ml por cada tratamiento, una estufa con placas de calentamiento y termómetro infrarrojo Center E350 y convencional para monitorear la temperatura de las soluciones constantemente durante el proceso osmótico como se muestra en la figura 8.

Figura 8. Tratamiento térmico durante el proceso deshidratación osmótica (Autores, 2014)

6.1.5 Diseño experimental

Para seleccionar el mejor tratamiento de deshidratación osmótica de arveja, se implementó un arreglo factorial 2x2x6, donde se estudió el efecto de dos concentraciones (3% y 7%), dos temperaturas de solución hipertónica (20°C y 40°C) en un tiempo de procesamiento de 6 horas (1-6h), dando como resultado veinticuatro (24) tratamientos de deshidratación, como se observa en la tabla 6. El diseño experimental completamente al azar establecido se definió a partir de la homogeneidad de las muestras y de sus respectivas replicas.

Tabla 6. DiseĂąo de tratamiento del proceso de deshidrataciĂłn osmĂłtica Tratamiento 1 Tratamiento 2 Tratamiento 3 Tratamiento 4 3% 7% 20Â°C 40Â°C 20Â°C 40Â°C 1-6 Horas 1-6 Horas Fuente: Autores, 2014.

ď&#x192;&#x2DC; ConcentraciĂłn de las soluciones hipertĂłnicas: 3% y 7%. ď&#x192;&#x2DC; Temperatura de las soluciones hipertĂłnicas: 20Â°C y 40Â°C. ď&#x192;&#x2DC; Tiempo de evaluaciĂłn del proceso de deshidrataciĂłn osmĂłtica: 1, 2, 3, 4, 5 y 6 horas. Se realizĂł una repeticiĂłn de cada tratamiento y se calculĂł la pĂŠrdida de peso y humedad en cada intervalo de hora del proceso.

6.1.6 CĂĄlculo de la cinĂŠtica de deshidrataciĂłn osmĂłtica

Con el peso inicial de cada muestra identificado previo al inicio del procesamiento, las muestras fueron pesadas a intervalos de una hora durante un proceso de deshidrataciĂłn osmĂłtica constante hasta completar el periodo de tiempo total de procesamiento de seis (6) horas. Con el objetivo de calcular la pĂŠrdida de peso se emplearon crisoles convencionales y una balanza analĂtica Vibra SAST-20120E y para la estimaciĂłn de la humedad en cada intervalo de procesamiento se empleĂł una estufa de secado Mermmeck TIP 6000. Este procedimiento se efectuĂł en igual metodologĂa para cada tratamiento y su respectiva rĂŠplica. Para la construcciĂłn de las curvas de deshidrataciĂłn se empleĂł el mĂŠtodo descrito por Geankoplis, (1993). Para el cĂĄlculo del porcentaje de humedad y de porcentajes de pĂŠrdida de humedad y de peso se emplearon las siguientes ecuaciones: %đ??ť = 1 â&#x2C6;&#x2019;

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x201C; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;

%đ?&#x2018;&#x192;đ??ť =

đ??ťđ?&#x2018;&#x2013;â&#x2C6;&#x2019;đ??ťđ?&#x2018;Ą

%đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x192; =

đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2013;â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;Ą

đ??ťđ?&#x2018;&#x2013;

đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2013;

đ?&#x2018;Ľ 100

EcuaciĂłn 1

đ?&#x2018;Ľ 100

EcuaciĂłn 2

đ?&#x2018;Ľ 100

EcuaciĂłn 3

Donde: %H es el porcentaje de humedad de las muestras evaluadas en el tiempo t. mf es el peso de la muestra en gramos (g) luego del secado. mi es el peso de la muestra fresca en gramos (g). %PH es el porcentaje de pérdida de humedad. Hi es el porcentaje de humedad de la muestra inicial. Ht es el porcentaje de humedad de la muestra al tiempo t. %PP es el porcentaje de pérdida de peso. Pi es el peso de la muestra inicial en gramos (g). Pt es el peso de la muestra en gramos (g) al tiempo t.

6.2 ANÁLISIS DE COMPORTAMIENTO EN CAMBIOS COLORIMÉTRICOS Y DE TEXTURA PARA ARVEJA DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Y FRESCA.

6.2.1 Análisis de cambios colorimétricos y de textura

El comportamiento de los cambios colorimétricos y de textura se avaluaron en arveja deshidratada osmóticamente con el mejor tratamiento obtenido de acuerdo a las curvas de pérdidas de humedad y pérdida de peso y al análisis estadístico arrojado por el sistema SAS, para efectos de comparación con arveja fresca lavada y desinfectada. Muestras de aproximadamente 90g de arveja procesada y fresca fueron empacadas en contenedores SelloPlus® 8oz de polietileno con sistema de sellado total completamente hermético y con barrera que no permite el paso del oxígeno ni el vapor de agua (Ajover SA, 2014), como se muestra en la figura 9 (ver ficha técnica del material de empaque en el anexo 10). Las muestras fueron almacenadas en condiciones de refrigeración (entre 0.0°C – 4,0°C) para cuantificar cambios en atributos de color y de textura por un periodo de tiempo de 15 días, realizando mediciones los días 0, 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 14 y 15.

Figura 9. Empaque de arveja procesada y fresca (Autores, 2014)

Los cambios de color de la arveja deshidratada osmóticamente y fresca fueron determinados haciendo uso de un colorímetro Konica minolta CR 400 con un área de medición de 8 mm de diámetro e iluminante D65, calibrado previo a su uso con una placa blanca estandarizada. Se efectuó lectura de color por quintuplicado a cada uno de los tratamientos con su respectiva réplica, tomándose un promedio de los valores obtenidos para las coordenadas del espacio de color CIELAB L*, a*, b*, Croma y Hue. Los cambios en la firmeza de la arveja procesada y fresca se cuantificaron por medio de la utilización de un texturómetro Brookfield TA-T PRO con un círculo de polietileno y un soporte TA-AVJ, programando una velocidad constante de penetración de 5 mm/s hasta la total penetración de la muestra (figura 10). Las determinaciones fueron realizadas por siete veces sobre cada uno de los tratamientos con su respectiva repetición.

Figura 10. Medición de firmeza en arveja (Autores, 2014)

7. RESULTADOS

Los resultados obtenidos para cada una de las fases planteadas en el desarrollo de la investigación se relacionan a continuación:

7.1 IDENTIFICACIÓN DEL MEJOR TRATAMIENTO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA A PARTIR DE LA CINÉTICA DE DESHIDRATACIÓN

En las gráficas 1 y 2 se presenta la cinética de deshidratación osmótica, en donde se evidencia que a mayor concentración (7%) y a mayor temperatura de la solución hipertónica (40°C) se alcanza más rápido el máximo porcentaje de pérdida de humedad (8,30%) y pérdida de peso (3,86%) durante el procesamiento osmótico; esto coincide con estudios realizados por Mazzeo et al., (2006), los cuales evaluaron tratamientos osmóticos en arveja y determinaron que las mejores condiciones de tratamiento para lograr mejor eficiencia en el proceso fueron a mayor temperatura (35°C) y mayor concentración de la solución osmodeshidratante (40%) y definieron que a medida que aumenta la concentración de sal en la solución hipertónica, el tiempo en el que se alcanza el máximo porcentaje de perdida peso y de humedad se presenta más rápidamente, incluso durante un punto intermedio a lo largo del proceso (como se observa en las gráficas). Una vez la arveja alcanza el máximo porcentaje de pérdida de humedad y de peso a la tercera hora de procesamiento, se evidenció un fenómeno de rehidratación; para la cuarta hora de proceso se presentó una disminución en el porcentaje de pérdida de humedad de 18,7% y de pérdida de peso de 14,5%, esto se debe según Mazzeo et al., (2006) a la entrada de solución hipertónica a la matriz porosa del vegetal.

% Pérdida de Humedad

10,00 8,00

3% a 20°C 3% a 40°C 7% a 20°C 7% a 40°C

6,00 4,00 2,00 0,00 0 -2,00

Tiempo (h)

Gráfica 1. Comportamiento de pérdida de humedad en los tratamientos de deshidratación osmótica evaluados (Autores, 2014)

6,00

% Pérdida de Peso

5,00 4,00 3% a 20°C 3% a 40°C 7% a 20°C 7% a 40°C

3,00 2,00 1,00 0,00 -1,00 -2,00

Tiempo (h)

Gráfica 2. Comportamiento de pérdida de peso en los tratamientos de deshidratación osmótica evaluados (Autores, 2014)

Según la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 1 y 2) se establece con un nivel de confianza de 95% que el mejor tratamiento corresponde a una concentración de cloruro de sodio de 7% y temperatura de procesamiento de 40°C, ya que repercute en porcentajes de pérdida de humedad y de peso de 8,30% y 3,86% respectivamente en un tiempo de procesamiento de tres (3) horas, mientras que el tratamiento con concentración de cloruro de sodio de 3% y temperatura de la solución hipertónica de 20°C arrojó porcentajes de pérdida de humedad y de peso de 5,21% y 3,83% respectivamente en un tiempo de procesamiento de cuatro (4) horas. Estadísticamente para la pérdida de humedad, la interacción entre los factores de temperatura y concentración de la solución hipertónica es altamente significativa (análisis de varianza p<0,05), mientras que la correlación de la concentración – temperatura – tiempo de procesamiento es significativa (análisis de varianza p>0,05<1). En contraste, para la pérdida de peso, la interacción entre sí de los factores concentración – temperatura – tiempo de procesamiento es altamente significativa (p<0,05) (ver anexo 1 y 2).

7.2 COMPORTAMIENTO EN CAMBIOS COLORIMÉTRICOS Y TEXTURA PARA ARVEJA DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Y FRESCA

La apariencia de los alimentos es el principal aspecto de calidad evaluado por los consumidores. El color de la superficie del alimento es la sensación que el consumidor percibe y lo usa para aceptar o rechazar el producto (Caivano y Buera, 2012). Los cambios ocurridos durante la deshidratación osmótica afectan directamente el color y dependen

principalmente de la temperatura y tiempo de proceso y de la humedad del producto (Falade et al., 2007). Los cambios en los parámetros de color como luminosidad*, coordenada a*, coordenada b*, croma* y Hue* durante la deshidratación son parámetros que indican la calidad del material orgánico deshidratado (González y Espinosa, 2014).

7.2.1 Cambios Colorimétricos

7.2.1.1 Luminosidad

La luminosidad* es el atributo según el cual la superficie del alimento absorbe o refleja la luz. Puede tomar valores entre 0 para negro y 100 para blanco (Contreras, 2006). En la gráfica 3 se muestra el comportamiento de este parámetro para la arveja deshidratada osmóticamente y fresca. A partir de la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 3), se estableció con un nivel de confianza del 95% que el producto deshidratado presentó un cambio significativo de aproximadamente el 21,4% con tendencia a oscurecer frente a la arveja fresca, presentándose los cambios más significativos el día 7 de almacenamiento. El cambio de color verde brillante a verde oliva (como se muestra en la figura 11) se debe a la posible formación de feofitina luego del remplazo del ión Mg+ de la anillo tetrapirrólico de la clorofila por dos iones hidrógeno según afirma Gross (1991), igualmente esta pérdida de luminosidad puede estar relacionada a la pérdida de reflectancia de los rayos de luz, la cual está dada por la cantidad de agua presente en la superficie del alimento según afirman Zambrano y Guzmán (2013). El comportamiento observado durante el tiempo evaluado para los dos tratamientos indica un incremento no significativo del valor L*, que puede deberse a un fenómeno de rehidratación del material orgánico durante su almacenamiento.

Luminosidad

60 50 40 30 20

Arveja Verde

Arveja Osmodeshidratada 7% - 40°C - 3h

0 0

8 10 Tiempo (Días)

Gráfica 3. Perfil de los cambios en el parámetro de Luminosidad para arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

Figura 11. Cambio de luminosidad de arveja procesada (izquierda) frente a arveja fresca (derecha) (Autores, 2014)

7.2.1.2 Coordenada a*

La coordenada (a*) es el parámetro que define la desviación del punto acromático correspondiente al rojo > 0 y el verde < 0 (González y Espinosa, 2014). En la gráfica 4 se observa el comportamiento de este atributo con respecto al periodo de tiempo evaluado para la arveja deshidratada osmóticamente y fresca. Con base a la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 4) se estableció con un nivel de confianza del 95% que el proceso de deshidratación osmótica repercute significativamente en incremento de los valores tendientes a verde de aproximadamente el 20,2% frente al producto fresco, presentándose los cambios más significativos el día 0 de almacenamiento.

El oscurecimiento se debe principalmente al pardeamiento no enzimático producido por la reacción de Maillard (Remacha, 1992) del anión cloruro (Cl-) presente en el cloruro de sodio. Tal como indica Mazzeo et al., (2006) al afirmar que cuando el agente osmodeshidratante carece de grupos reductores, no repercute en reacciones de este tipo. El comportamiento observado durante el tiempo de almacenamiento para los dos tratamientos indica un incremento no significativo tendiente a valores menores en el eje negativo para los tonos verdes, esto se debe principalmente a la degradación de los pigmentos presentes en la arveja.

Tiempo (Días) 0 0

-2

Coordenada a*

-4 -6 -8 -10 -12 Arveja Fresca -14

Arveja Osmodeshidratada 7% - 40°C - 3h

Gráfica 4. Perfil de los cambios en el parámetro de la coordenada a* para arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

7.2.1.3 Coordenada b*

El parámetro (b*) indica la cromaticidad en el eje azul (-) a amarillo (+) (González y Espinosa, 2014). En la gráfica 5 se muestra el comportamiento del atributo para la arveja deshidratada osmóticamente y fresca. De acuerdo a los resultados arrojados por la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 5) se estable con un nivel de confianza del 95% un cambio no significativo con una disminución de los valores tendientes al azul en aproximadamente el 7,3% de la arveja procesada frente a la arveja fresca, durante su periodo de tiempo de almacenamiento. Según Caivano y Buera (2012), la disminución de la coordenada b* se asocia al oscurecimiento de la muestra, ya que durante el proceso se presentan dos reacciones que repercuten en la destrucción los pigmentos y la formación de pigmentos café.

Coordenada b*

19,00 18,50 18,00 17,50 17,00 16,50 16,00 15,50 15,00 14,50 14,00

Arveja Fresca Arveja Osmodeshidratada 7% - 40°C - 3h

8 10 Tiempo (Días)

Gráfica 5. Perfil de los cambios en el parámetro de la coordenada b* para arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

7.2.1.4 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 (González y Espinosa, 2014). En la gráfica 6 se muestra el comportamiento de la arveja deshidratada osmóticamente y fresca durante el tiempo evaluado. La prueba de comparación de Tukey (ver anexo 6) estableció con un nivel de confianza del 95% que no se evidenciaron cambios significativos en el croma durante el almacenamiento y que sólo se presentó una disminución en aproximadamente el 1,6% de la cromaticidad en la arveja procesada frente a la arveja fresca. Para el análisis específico del croma se estudió el grado de saturación correspondiente al verde y los cambios mínimos que se evidenciaron durante el periodo de tiempo de almacenamiento se deben a la degradación natural de los pigmentos del material orgánico.

Croma

21,50 21,00

Arveja Fresca

20,50

Arveja Osmodeshidratada

20,00

7% - 40°C - 3h

19,50 19,00 18,50 18,00 17,50 0

Tiempo (Días)

Gráfica 6. Perfil de los cambios en los valores de Croma para arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

7.2.1.5 Hue

Hue

El Hue es también denominado tono, tinte o color, es la propiedad del color que se refiere al estado puro del color, el color puro al cual más se acerca (González y Espinosa, 2014). En la gráfica 7 se observa que los cambios en el tono varían en el producto en relación con el tratamiento durante el tiempo de almacenamiento. El resultado de la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 7) estableció cambio en el tono con una tendencia mayor a disminución en la tonalidad del verde para la arveja fresca en aproximadamente 5,4% frente a la arveja osmodeshidratada, presentándose el cambio más representativo el día 14 de almacenamiento. Arveja Fresca Arveja Osmodeshidratada

128,00 126,00 124,00 122,00 120,00 118,00 116,00 114,00 112,00 110,00

7% - 40°C - 3h

8 10 Tiempo (Días)

Gráfica 7. Perfil de los cambios en los valores de Hue para arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

7.2.1.6 Diferencia de color L* a* b*

En la grĂĄfica 8 se observa el cambio del color total para la arveja deshidratada osmĂłticamente y la arveja fresca, el cual se establece a partir de la interacciĂłn entre los atributos L*, a* y b* durante el periodo de almacenamiento (ecuaciĂłn 4) (anexo 8). Los cambios de color presentan menor variaciĂłn para la arveja deshidratada osmĂłticamente en aproximadamente 36,3% en comparaciĂłn a la arveja fresca; esto se debe principalmente, segĂşn afirma Ratti (2009), a que el producto deshidratado es mĂĄs estable frente a cambios sensoriales que el producto fresco debido a la acciĂłn del procesamiento osmĂłtico al cual fue sometido.

Arveja Verde 12,00

Arveja Osmodeshidratada

10,00

7% - 40Â°C - 3h

Î&#x201D;E

8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 -2,00 0

8 10 Tiempo (DĂas)

GrĂĄfica 8. Valores para Î&#x201D;E en arveja deshidratada osmĂłticamente y fresca (Autores, 2014) đ?&#x203A;Ľđ??¸ = â&#x2C6;&#x161;đ?&#x203A;Ľđ??ż2 + đ?&#x203A;Ľđ?&#x2018;&#x17D;2 + đ?&#x203A;Ľđ?&#x2018;? 2

EcuaciĂłn 4

Donde: Î&#x201D;E es la diferencia de color total de las muestras durante el tiempo. Î&#x201D;L es la diferencia de la Luminosidad de las muestras durante el tiempo. Î&#x201D;a es la diferencia de la coordenada a* de las muestras durante el tiempo. Î&#x201D;b* es la diferencia de la coordenada b* de las muestras durante el tiempo.

7.2.2 Cambios de textura

La firmeza es una propiedad muy importante en los productos alimenticios, ofrece información acerca del almacenamiento adecuado y resistencia a daños mecánicos durante la manipulación y procesamiento (Vega-Gálvez et at., 2011). En la gráfica 9, se muestra el comportamiento de la firmeza de la arveja deshidratada osmóticamente y fresca durante el periodo de tiempo evaluado. De acuerdo a los resultados de la prueba de comparación de Tukey (ver anexo 9) se establece con un nivel de confianza del 95% que el proceso de deshidratación osmótica repercute significativamente en cambios sobre la firmeza de los granos de arveja procesados, presentándose los cambios más significativos el día 14 de almacenamiento.

Fuerza Penetración (gf)

En esta medida, la firmeza de la arveja deshidratada disminuye en aproximadamente 50% con respecto a la muestra de granos frescos. Estos resultados son similares a los reportados por Vega-Gálvez et al., (2012) donde se determinó que el procesamiento de tajadas de manzana repercute significativamente en la pérdida de firmeza del material. Así mismo, se evidencia que durante el tiempo de almacenamiento, independientemente del tratamiento, la firmeza de los granos tanto procesados como frescos tiende a disminuir, debido principalmente a la reducción de la fuerza de la adhesión celular y el aumento de la intercelular.

Arveja Fresca Arveja Osmodeshidrata

300

7% - 40°C - 3h

250 200 150 100 50 0 0

8 10 Tiempo (Días)

Gráfica 9. Comportamiento de la firmeza en granos de arveja deshidratada osmóticamente y fresca (Autores, 2014)

8. CONCLUSIONES

El efecto del proceso de deshidratación osmótica de la arveja evidenció un comportamiento esperado frente a la arveja fresca, ya que se mejoraron características colorimétricas (realzando el color) y de textura (enterneciendo en el producto). Adicionalmente, el procesamiento contribuyó en mayor estabilidad del material orgánico durante el tiempo de almacenamiento, evitándose reacciones de pardeamiento enzimático que afectan negativamente la apariencia del alimento y reduciendo la posibilidad de germinación de grano y el aumento en la exudación del producto debido principalmente a la disminución en el orden del 8,3% en la humedad.

De acuerdo a las curvas de cinética de deshidratación osmótica definidas a partir de los porcentajes de pérdida de humedad y pérdida de peso durante el procesamiento y a la prueba de comparación de Tukey, se establece que el mejor tratamiento fue el obtenido al emplear concentración de cloruro de sodio y temperatura de la solución hipertónica de 7% y 40°C respectivamente, ya que a mayor concentración y mayor temperatura el pico máximo de pérdidas tanto de humedad como de peso es alcanzado un 16% más rápido con respecto a los tratamientos de 3% de concentración y 20°C y 40°C de temperatura de la solución.

Las características colorimétricas de la arveja se ven afectadas significativamente por el efecto del proceso de deshidratación osmótica. El producto procesado disminuyó aproximadamente 21,4% su luminosidad, incrementó en aproximadamente 20,2% los valores de la coordenada a* tendientes a verde debido al efecto de reacciones de pardeamiento no enzimático, se evidenció un aumento de aproximadamente 7,3% para los valores de la coordenada b* tendiente a azul; la cromaticidad al grado de saturación correspondiente al color verde se redujo en aproximadamente 1,6% sin presentar variaciones significativas las cuales son causadas por la degradación de los pigmentos del alimento durante el almacenamiento. El tono incrementó aproximadamente en un 5,4% en promedio y se estableció cambio total en el color de alrededor del 36,3% frente a la arveja fresca, ya que el producto deshidratado tiende a ser más estable frente a cambios sensoriales que el producto fresco.

La firmeza del material orgánico se ve significativamente afectada por el proceso de deshidratación osmótica; en esta medida la arveja procesada con el tratamiento de 7% de concentración de cloruro de sodio y 40°C de temperatura de la solución hipertónica, repercutió aproximadamente con una disminución del 50% en la firmeza del material frente a la arveja fresca durante el tiempo de almacenamiento evaluado. Este cambio es positivo en el producto ya que reduce tiempos de preparación complementarios requeridos a su respectivo consumo.

9. RECOMENDACIONES

De acuerdo a ensayos de laboratorio previos al desarrollo de la presente investigación y que no se incluyen en el documento, y teniendo en cuenta el análisis del efecto de concentraciones de cloruro de sodio de 9%, 15% y 20% sobre el material orgánico, no se recomienda implementar el proceso de deshidratación osmótica a concentraciones mayores al 7% siempre que se implemente relación producto – solución 1:3, ya que el producto procesado no será aceptable sensorialmente para la característica específica de sabor (el producto queda salado).

Evaluar el efecto de la implementación de pre tratamiento de vacío, ya que esto facilita la apertura de los poros del material orgánico y aumenta la eficiencia del proceso de deshidratación osmótica.

Estudiar métodos complementarios al proceso de deshidratación osmótica que repercutan en mayor disminución del agua contenida en la matriz del alimento para ilustrar el comportamiento durante su tiempo de almacenamiento.

Validar y comparar cambios en propiedades nutricionales del alimento posteriores al proceso de deshidratación osmótica.

Realizar estudio de vida útil partiendo de parámetros microbiológicos, fisicoquímicos y sensoriales del alimento procesado.

Realizar estudio de la concentración de cloruro de sodio presente en el alimento posterior al proceso de deshidratación osmótica para comprobar el cumplimiento a la normatividad legal vigente en el contenido de sodio permitido.

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ANEXOS

ANEXO 1. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA LA PÉRDIDA DE HUMEDAD EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Tabla de promedios de porcentaje pérdida de humedad

t(h) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

3% a 20°C 0,00 2,37 2,51 2,96 5,21 3,10 2,36

% Pérdida de humedad 3% a 40%C 7% a 20°C 0,00 0,00 1,30 4,16 2,69 5,59 3,41 8,05 4,21 4,53 3,55 4,44 2,54 3,27

7% a 40%C 0,00 6,36 6,77 8,30 6,75 5,05 3,96

Análisis de varianza para la pérdida de humedad durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 0.11 17.65 0.20 229.28 4.15 21.84 2.73

Temperatura Concentración Conc*Temp Tiempo Tiempo*Temp Tiempo*Conc Tiempo*Conc*Temp

Pr > F 0.7387 0.0002 40.6592 >.0001 0.0042 <.0001 0.0325

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de humedad a dos temperaturas durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A A

Media 0.7521 0.6946

N 28 28

Temperatura 20 40

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de humedad a dos concentraciones durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A B

Media 1.0818 0.3650

N 28 28

Concentración 3 7

ANEXO 2. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA LA PÉRDIDA DE PESO EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Tabla de promedios porcentaje pérdida de peso

t(h) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

3% a 20°C 0,00 1,96 2,29 3,02 3,83 2,92 2,92

% Pérdida de peso 3% a 40%C 7% a 20°C 0,00 0,00 0,95 1,99 1,11 2,52 1,50 2,57 1,89 2,33 1,45 1,94 1,45 1,84

7% a 40%C 0,00 3,27 3,57 3,86 3,30 2,93 2,52

Análisis de varianza para la pérdida de peso durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 18.16 306.60 34.75 1621.35 20.25 24.29 29.58

Temperatura Concentración Conc*Temp Tiempo Tiempo*Temp Tiempo*Conc Tiempo*Conc*Temp

Pr > F 0.0002 <.0001 <.0001 <.0001 <.0001 <.0001 <.0001

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de peso a dos temperaturas durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A B

Media 0.55893 0.43786

N 28 28

Temperatura 20 40

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para la pérdida de peso a dos concentraciones durante el proceso de deshidratación osmótica

Tukey Agrupamiento A B

Media 0.74714 0.24964

N 28 28

Concentración 3 7

ANEXO 3. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE LUMINOSIDAD EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio de valores de luminosidad en arveja fresca Día 0 47,94

Día 1 49,05

Día 3 50,09

Día 6 53,62

Día 7 53,39

Día 8 54,31

Día 9 55,08

Día 10 Día 14 Día 15 54,64 57,29 56,67

Promedio valores de luminosidad en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 39,23

Día 1 41,08

Día 3 41,31

Día 6 41,33

Día 7 41,65

Día 8 42,03

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 42,77 43,55 44,55 44,87

Análisis de varianza para los cambios de luminosidad durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 7.86 575.88 1.35

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F <.0001 <.0001 0.2131

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de luminosidad durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A A B A B A B A C B A C

Media 50.918

N 20

Día 14

49.094

48.920

B B B B B

A D D D D D D D D D D D

C C C C C C C

48.530

47.476

46.407

45.627

45.065

45.024

44.997

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambio de luminosidad en arveja fresca y deshidratada osmóticamente Tukey Agrupamiento A B

Media 52.8728 41.5386

N 100 100

Tratamiento T1 T2

ANEXO 4. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE LA COORDENADA a* EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio valores de coordenada a* en arveja fresca Día 0 -9,78

Día 1 -9,40

Día 3 -7,78

Día 6 -7,60

Día 7 -7,73

Día 8 -7,65

Día 9 -8,03

Día 10 Día 14 Día 15 -7,59 -7,76 -7,93

Promedio valores de coordenada a* en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 -11,77

Día 1 -11,70

Día 3 -10,82

Día 6 -10,04

Día 7 -9,79

Día 8 -9,77

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 -9,79 -10,19 -10,03 -9,71

Análisis de varianza para los cambios de la coordenada a* durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 4.01 44.79 0.40

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F 0.0001 <.0001 0.9341

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de la coordenada a* durante el proceso de deshidrataci贸n osm贸tica Tukey Agrupamiento A A B A B A B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B C B C B C B C B C B C

Media -8.4605

N 20

D铆a 6

-8.8200

-8.8870

-8.9315

-9.2730

-9.9350

-10.0925

-10.4305

-10.5470

-10.7765

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambio de coordenada a* en arveja fresca y deshidratada osm贸ticamente Tukey Agrupamiento A B

Media -8.7316 -10.4991

N 100 100

Tratamiento T1 T2

ANEXO 5. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE LA COORDENADA b* EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio de valores de coordenada b* en arveja fresca Día 0 18,50

Día 1 17,81

Día 3 18,24

Día 6 17,63

Día 7 17,51

Día 8 17,22

Día 9 16,98

Día 10 Día 14 Día 15 16,85 16,68 16,57

Promedio valores de coordenada b* en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 17,11

Día 1 16,06

Día 3 16,37

Día 6 16,04

Día 7 15,91

Día 8 15,52

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 15,46 15,17 15,11 15,14

Análisis de varianza para los cambios de la coordenada b* durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 1.14 12.62 0.89

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F 0.3387 0.0005 0.5372

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de la coordenada b* durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A A A A A A A A A A A A A A

Media 18.2205

N 20

Día 3

18.0515

17.9345

17.3495

17.2210

17.1650

17.0150

A A A A A

16.9325

16.7065

16.2640

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambio de coordenada b* en arveja fresca y deshidratada osmóticamente Tukey Agrupamiento A B

Media 17.9411 16.6309

N 100 100

Tratamiento T1 T2

ANEXO 6. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE CROMA EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio valores de Croma en arveja fresca Día 0 20,92

Día 1 20,15

Día 3 19,26

Día 6 19,22

Día 7 19,16

Día 8 18,85

Día 9 18,92

Día 10 Día 14 Día 15 18,59 18,42 18,43

Promedio valores de Croma en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 20,78

Día 1 19,90

Día 3 19,70

Día 6 18,96

Día 7 18,72

Día 8 18,35

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 18,36 18,34 18,18 18,02

Análisis de varianza para los cambios de Croma durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 1.73 0.63 0.63

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F 0.0853 0.4294 0.7677

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de Croma durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A A A

Media 20.9680

N 20

Día 1

20.9310

A A A A A A A A A A A A A A A A

20.9285

20.1565

20.1070

19.7595

19.4995

19.4185

19.0310

19.5605

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambio de Croma en arveja fresca y deshidratada osmóticamente Tukey Agrupamiento A A

Media 20.0956 19.7764

N 100 100

Tratamiento T1 T2

ANEXO 7. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE HUE EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio valores de Hue en arveja fresca Día 0 Día 1 Día 3 Día 6 Día 7 Día 8 Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 117,90 117,76 113,11 113,06 113,89 113,94 114,94 114,12 115,01 115,42 Promedio valores de Hue en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 Día 1 Día 3 Día 6 Día 7 Día 8 Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 124,77 126,01 123,31 122,18 121,76 122,38 122,03 123,51 123,87 122,44

Análisis de varianza para los cambios de Hue durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 5.29 140.41 0.82

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F <.0001 <.0001 0.5994

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de Hue durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A A B A B A B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C B C B C B C B C B C B C

Media 121.616

N 20

Día 8

121.156

120.670

120.145

120.105

118.335

117.145

116.809

116.704

116.457

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para cambio de Hue en arveja fresca y deshidratada osmóticamente Tukey Agrupamiento A B

Media 122.2232 115.6047

N 100 100

Tratamiento T2 T1

ANEXO 8. VALORES PARA LA DIFERENCIA DE COLOR (ΔD) EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio de valores para la diferencia de color ΔD para arveja fresca Día 0 0

Día 1 1,36

Día 3 2,95

Día 6 6,15

Día 7 5,91

Día 8 6,84

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 7,5 7,24 9,74 9,13

Promedio de valores para la diferencia de color ΔD para arveja deshidratada osmóticamente Día 0 0

Día 1 2,13

Día 3 2,4

Día 6 2,93

Día 7 3,35

Día 8 3,79

Día 9 Día 10 Día 14 Día 15 4,38 4,99 5,94 6,31

ANEXO 9. TABLAS DE VALORES PROMEDIO, ANÁLISIS DE VARIANZA Y PRUEBA DEL RANGO ESTUDENTIZADO DE TUKEY (HSD) PARA CAMBIOS DE TEXTURA EN ARVEJA FRESCA Y DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE Promedio valores de Peak Load (gf) en arveja fresca Día 0 1 3 6 7 8 9 10 14 15 Peak Load 244,39 235,04 225,17 223,18 221,50 217,86 215,21 213,71 201,61 198,36 (gf)

Promedio valores de Peak Load (gf) en arveja deshidratada osmóticamente Día 0 1 3 6 7 8 9 10 14 Peak Load 117,29 118,14 114,07 111,32 111,61 105,79 98,25 96,36 95,71 (gf)

15 93,18

Análisis de varianza para los cambios de textura durante el proceso de deshidratación osmótica Test

F- valor 4.39 1115.18 1.98

Día Tratamiento Día*Tratamiento

Pr > F <.0001 <.0001 0.0423

Prueba del rango estudentizado de Tukey (HSD) para los cambios de textura durante el proceso de deshidratación osmótica Tukey Agrupamiento A

Media 179.000

N 27 65

Día 0

B B B B B B B B B B B B B

A A A A A A A A A A

C C C C C C C C C C C C C C C

176.589

158.696

157.125

156.911

156.732

155.036

154.964

150.589

148.661

ANEXO 10. FICHA TÉCNICA DEL MATERIAL DE EMPAQUE

FICHA TÉCNICA Referencia: CONTENEDOR SELLO PLUS 8 Oz. TAPA PLANA Código 14cm X 3.6 cm D750800 DESCRIPCÍON DEL MATERIAL Polietilen Tereftalato (PET) PROPIEDADES Productos de la más alta calidad, 100% higiénicos y resistentes, aptos para el contacto con alimentos. Su textura compacta evita filtraciones y acumulación de bacterias. COLORES Cristal aprobado para contacto con alimentos. AMBIENTAL 100% reciclables NORMA DE ALIMENTOS Fabricados con materiales (PET) aceptados por la FDA (Food and Drug Administration) para contacto directo con alimentos. Según Regulación Título 21 CFR 177.1630.