Los procesos de deshidratación son etapas importantes en la industria quím ica y de alimentos. El objetivo de secar un alim ento es elim inar agua hasta cierto nivel, en el cual la actividad microbiana y las reacciones químicas de deterioro son minimizadas. La amplia variedad de alimentos deshidratados disponibles actualmente (botanas, frutas secas, sopas) junto con el interés de cumplir ciertas especificaciones de calidad y de ahorro de energía enfatizan la necesidad de un riguroso entendimiento de el proceso de secado (Krokida et al., 2003).
Con los datos de humedad y tiem po para cada proceso de deshidratación se realizaron curvas de secado y posteriormente se calcularon las velocidades de secado para la papaya osmodeshidratada en emulsiones EF1:1 y E S I: 1. En la Figura 13, se muestra la curva de humedad para el proceso de osmodeshidratación y secado al vacío. Se puede observar que para las dos em ulsiones utilizadas el contenido de humedad disminuye rápidamente durante los primeros 60 minutos del secado osmótico de un contenido de humedad de 911 a 379 g H2O/IOO g s.s. para la emulsión EF1:1 y de 740 a 299 g H2O/100 g s.s. para la emulsión ES1:1 alcanzando una actividad de agua de 0.937 y 0.929 respectivamente (la actividad de agua inicial fue de 0.984). Los 180 minutos restantes la humedad dism inuyó lentam ente hasta un contenido final de agua de 95 g H2O/100 g s. s. para EF1:1 y 80 g H2O/100 g s. s. para ES 1:1. La actividad de agua al final del secado osm ótico fue de 0.876 y 0.888 respectivamente.
Una vez que las muestran finalizaron el tratamiento osmótico fueron sometidas a un secado al vacío durante 2 horas y 45 m inutos a una tem peratura de 60°C. Se calcularon las humedades para cada tiempo del secado al vacío del producto osmodeshidratado (Figura 13). En los primeros 45 m inutos del secado al vacío de la papaya osmodeshidratada, las muestras osmodeshidratas con la emulsión EF1:1 perdieron 87.78 % y las osmodeshidratadas con la emulsión ES1:1 perdieron el 74.9 % del contenido total de agua en base seca. Después de 45 minutos, el contenido de agua se redujo a 48.61 g H2O/100 g s. s. y 46.12 g H20/100 g s. s , respectivamente; mientras que el porcentaje restante de agua necesitó 120 minutos para ser eliminado. El contenido de agua ai final del secado al vacío de la papaya osmodeshidratada fue de
42.06 g H2O/100 g s. s. para las muestras osmodeshidratadas con la emulsión EF1:1 y de 33.82 g H2O/100 g s. s. para las m uestras osmodeshidratadas con la emulsión ES1:1. La actividad de agua al final del secado al vacío fue de 0.570 y 0.553 respectivamente. A esta actividad de agua se inhibe el crecimiento de una gran diversidad de microorganismos lo que confiere una m ayor estabilidad a las rebanadas de papaya obtenidas (Labuza et al., 1972).
1000
800 tfj </) D) O 600 O«si x ra « 400 TJ O E x 200 0 0 100 200 300 400 500 Tiempo (mín)Figura 13. Pérdida de humedad durante la osmodeshidratacíón de papaya y una etapa final de sacado al vacío en las emulsiones E F 1:1 y ES1:1.
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ES1:1 Osmodeshidratacíón
o
ES1:1 Secado al vacío
*
EF1:1 Osmodeshidratacíón
o
EF1:1 Secado al vacío
O 200 400 600 800 1000 Humedad (g H O H O O g s.s.)
Figura 14. Velocidad de secado contra hum edad en base seca, durante la deshidratación osmótica de papaya en las emulsiones EF1:1 y ES1:1.
Las velocidades de secado durante el secado osm ótico de la papaya se muestran en la Figura 14. Durante la osmodeshidratación se observaron dos etapas de secado de velocidad decreciente. Para las rebanadas de papaya tratadas con la em ulsión EF 1:1, la primera etapa (R=0.998) inició con una velocidad de 19.04 g H2O/IOO g s. s. x min, y una humedad inicial de 911.12 g H2O/IOO g s. s., manteniéndose durante 60 minutos, para finalizar con una velocidad de 2.22 g H2O/IOO g s. s. x min y una humedad de 318.23 g H2O/IOO g s. s. La segunda etapa (R=0.904) tuvo una duración de 180 m inutos y finalizó con un contenido de humedad de 95.75 g H2O/IOO g s. s. A s í mismo, en las rebanadas de papaya tratadas con la emulsión ES1:1, la prim era etapa (R=0.991) inició con una velocidad de 10.18 g H2O /100 g s. s. x min, y una humedad
inicial de 740.33 g H2O/100 g s. s., manteniéndose durante 75 minutos, para finalizar con una velocidad de 1.93 g H2O/100 g s.s. x min y una humedad de 259.71 g H2O/100 g s.s. La segunda etapa (R=0.935) tuvo una duración de 165 minutos y finalizó con un contenido de humedad de 80.03 g H2O/100 g s. s.
La prim era etapa de velocidad de secado osmótico está controlada por el gradiente de concentraciones y la diferencia de presiones osm óticas entre el alimento y la solución. Mientras las paredes celulares actúan como una herramienta semipermeable, la diferencia de presiones osmóticas causa en las células una migración de agua hacia fuera del alimento, las primeras células en perder agua son aquellas que se encuentran en la superficie y cuando están deshidratadas ofrecen una mayor resistencia a la transferencia de masa, que provoca que sea m ás difícil rem over el agua de las células que se encuentran en el interior del alimento.
Las células al perder el agua sufren un encogimiento, reducen su tam año y de esta forma se crean espacios en el tejido del alimento. Al seguir existiendo un gradiente de concentración entre el alimento y la solución, se llevara a cabo la pérdida de agua y la entrada de sólidos hasta alcanzar el equilibrio entre ambos.
La disminución de la velocidad en la segunda etapa de secado, posiblemente so debe a que después de un tiempo de contacto entre el alim ento y la solución, se forma una capa de sólidos en la superficie del alim ento, que incrementa la resistencia interna a la trasferencia de masa. Además, la velocidad de secado empieza a disminuir debido a que se encuentra muy cerca de las condiciones de equilibrio.
Las velocidades de secado durante el secado al vacío de la papaya se muestran en la Figura 15. La prim era etapa (R=0.995) de velocidad decreciente para la papaya tratada en la emulsión EF1:1 comenzó con una velocidad de secado de 1.92 g H2O/100 g s. s. x min y un contenido de agua de 95.69 g H2O/100 g s. s. y finalizó con una humedad de 46.63 g H2O/100 g s. s. Esta etapa tuvo una duración de 60 minutos y se logró elim inar el 91.47% del contenido retirado en todo el proceso de secado al vacío de las rebanadas de papaya impregnadas con el aceite esencial de naranja. La segunda etapa (R=0.999) tuvo una duración de 105 minutos y finalizó con un contenido de humedad de 42.06 g H2G/100 g s. s.
Un com portamiento similar fue observado para las rebanadas de papaya osmodeshidratadas en la emulsión ES1:1. La primera etapa (R=0.999) de velocidad decreciente se observó con una velocidad de secado inicial de 1.08 g H2O /100 g s. s. x min y un contenido de agua de 79.85 g H2O/100 g s. s. y term inó con una humedad de 36.86 g H2O/100 g s. s. Esta etapa tu vo una duración de 90 minutos y se logró eliminar el 91.76% del contenido retirado en todo el proceso de secado al vacío. La segunda (R=0.994) etapa tuvo una duración de 75 m inutos y finalizó con un contenido de humedad de 33.82 g H20 / 1 00 g s. s.
Humedad (g H^O/100 g s.s.)
Figura 15. Velocidad de secado contra humedad en base seca, durante la etapa final de secado al vacío de papaya pretratada con las em ulsiones EF1;1 y ES1:1.
La prim era etapa de velocidad decreciente en el proceso de secado al vacío en la papaya tratada con am bas emulsiones, se lleva a cabo porque el frente de secado se
desplaza al interior del alimento y la humedad debe desplazarse desde el interior del sólido hasta la superficie y posteriormente ser evaporada del alimento. A continuación la velocidad de secado continua disminuyendo, la evaporación se desplaza hacia el interior del sólido, cada vez mas lejos de la superficie, difundiéndose posteriormente el vapor. El vapor de agua atraviesa el sólido para llegar hasta la superficie y ser retirada del alimento. Este es el segundo periodo de velocidad decreciente y está controlado por el proceso de difusión. Comparada con la primera etapa de velocidad decreciente, la velocidad de secado en el segundo periodo dism inuye más rápidamente hasta que alcanza las condiciones de equilibrio y finaliza el secado.
Las diferencias observadas entre las velocidades de secado de las rebanadas de papaya osm odeshidratadas con las emulsiones EF1:1; y ES1;1 pueden estar relacionadas a la ganancia de sólidos ocurrida en el proceso osmótico, el cual resultó en un incremento de la resistencia interna a la transferencia de masa de acuerdo a lo reportado por Karathanos et ai, (1995) para piña y por Nieto et al., (1998) para manzana. Las menores velocidades de secado observadas en la papaya tratada con la emulsión de sacarosa se debieron a que ésta tuvo un impacto mayor en el aumento del punto ebulloscópico del agua contenida en las rebanadas de papaya corno consecuencia de su mayor peso molecular.