ELABORACION DE POLVO DE TOMATE POR UN METODO MODIFICADO BASADO EN EL METODO DE SECADO EN CAPA DE ESPUMA (FOAM MAT DRYING) UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA Facultad de Ciencia y Humanidades Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Alimentos "ELABORACION DE POLVO DE TOMATE POR UN METODO MODIFICADO BASADO EN LA TECNICA DE SECADO EN CAPA DE ESPUMA (FOAM MAT DRYING)" Valesca Faillace Padilla Trabajo de graduación presentado para optar al grado académico de Licenciado en Ingeniería en Ciencia de los Alimentos Guatemala 2,000 Vo. Bo. : (f) Licencia .,o Robe Asesor De León (f) 0-261, r_tb-w e id, Licenciada Ana Silvia Colmen Tribunal: (f) Licenci o De León Fecha de aprobación: 2 de octubre del 2,000 DEDICATORIA A Dios A mis padres A mi familia A mis amigos CONTENIDO Paginas I. INTRODUCCION 1 II. ANTECEDENTES 2 A. El tomate 2 B. Composición del tomate 2 C. Tomate nacional y-situación actual en Guatemala 5 1. Variedades de tomate en Guatemala 6 2. Uso y forma de cultivo para cada uso 6 D. Productos obtenidos de tomate fresco 8 E. Deshidratación de tomate 9 1. Métodos de deshidratación para el tomate 10 a. Secado en capa de espuma 11 2. Deshidratadores usados para fabricar polvo de tomate 15 3. Procesos previos a la deshidratación de tomate 16 4. Factores a considerar en la deshidratación del tomate 17 5. Cambios sufridos durante la deshidratación 19 6. Métodos para asegurar la calidad del polvo obtenido por deshidratación 21 7. Métodos para medir la calidad del tomate y sus productos 21 a. Análisis de Calidad 21 b. Análisis Microbiológicos 24 c. Análisis Sensorial 25 8. Definición de salsa dulce de tomate 25 III. JUSTIFICACION 27 IV. OBJETIVOS 29 A. Generales 29 B Específicos 29 V. HIPOTESIS 31 VI. DISEÑO EXPERIMENTAL 33 VII VII. MATERIALES Y METODOS 41 A. Metodología 41 B. Materiales 45 VIII. RESULTADOS 47 IX. DISCUSION 55 X. CONCLUSIONES 63 Xl. RECOMENDACIONES 65 XII. BIBILIOGRAFIA 67 ANEXOS 71 A. Datos y Observaciones 71 B. Gráficas de Resultados 91 C. Tablas usadas para procedimiento e información de tomate 95 D. Tablas de precio de tomate en Guatemala y hojas técnicas de polvos de tomate comerciales 99 VIII LISTA DE TABLAS Tabla Página 6.1 Diseño experimental para el método de concentración de rompimiento de calor 34 6.2 Temperaturas y tiempos a los que debe exponerse la espuma de tomate obtenida 35 6.3 Temperaturas y pociones de agua para determinar el rango de hidratación del polvo de tomate 36 6.4 Diseño experimental para la determinación de condiciones óptimas de hidratación del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma 36 6.5 Diseño experimental para la caracterización del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma: Análisis químico 37 6.6 Formulación de Salsa dulce base 38 6.7 Diseño experimental para el análisis químico para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 39 6.8 Diseño experimental para el análisis microbiológico para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 39 6.9 Diseño experimental para el análisis sensorial para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 40 7.1 Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate que indican cada método utilizado para obtener el resultado: Preparación y deshidratación del tomate fresco 41 7.2 Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate que indican cada método utilizado para obtener el resultado: Caracterización del polvo estándar 42 7.3 Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate que indican cada método utilizado para obtener el resultado: evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis químico 43 ix Página 7.4 Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate con indicacion de cada método utilizado para obtener el resultado: Evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis microbiológico 44 7.5 Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate que indican cada método utilizado para obtener el resultado: Evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis Sensorial 7.6 Reactivos e ingredientes utilizados para la elaboración de polvo de tomate por medio dé la técnica modificada de secado en capa de espuma 7.7 Equipos utilizados para la elaboración de polvo de tomate por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 46 7.8 Material de laboratorio utilizado para la elaboración de polvo de tomate por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 47 8.1 Resultados del Análisis Físico-químico realizado al polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma 49 8.2 Resultados obtenidos para la característica de color de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada en concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborado con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 50 8.3 Resultados obtenidos para las características fisico-químicas de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada en concentrado de tomate y salsa dulce PET con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 50 8.4 Resultados obtenidos para las características microbiológicas de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada por concentrado de tomate y salsa dulce PET con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 51 8.5 Resultados obtenidos para las características sensoriales de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control preparada a base de concentrado de tomate y salsa dulce PET con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 52 8.6 Resultados obtenidos para las características sensoriales de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada con concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborado con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 53 44 45 X Página 71 72 73 AA Proceso utilizado para deshidratación: Técnica modificada de secado en capa de espuma A.2 Cantidad de partículas de tomate observables en un área de 10cm 2 a tres diferentes temperaturas y 5 porciones diferentes de agua A.3 Análisis de varianza para: rango de hidratación del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma AA Datos para realizar la prueba de Duncan para determinar la cantidad de agua óptima de,reconstitución del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma 73 A.5 Prueba de Duncan para determinar la cantidad de agua óptima de reconstitución del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma 74 A.6 Estadística Descriptiva para las características fisico-químicas analizadas del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma 76 A.7 Estadística Descriptiva para las características fisico-químicas analizadas del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma (continuación) 77 A.8 Datos reflejados por el colorímtero de Hunter para la evaluación de color de salsa dulce de tomate control vrs salsa dulce de tomate de polvo PET 78 A.9 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para consistencia de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 79 A.10 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para viscocidad de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 80 AA 1 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para gravedad especifica de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 81 A.12 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para porcentaje de humedad de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 82 A.13 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para sólidos solubles de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 83 A.14 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para sólidos totales de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 84 XI Página A.15 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para recuento total de hongos y levaduras de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 85 A.16 Análisis de varianza y estadísticas descriptiva para recuento total de bacterias de salsa dulce control y salsa dulce de polvo PET 86 C.1 Corrección para la gravedad específica cuando se determina a otras temperaturas de 25° C 95 C.2 Corrección para la escala de grados brix cuando se determina a otras temperaturas de 25°C 96 C.3 Presencia de ácidos orgánicos en tomate fresco y tomate procesado 97 D.1 Agrupación de tomate según sus características físicas 99 D.2 Variedades e híbridos de tomate que se cultivan en Guatemala 100 XII LISTA DE GRAFICAS Página B.1 Cambios de grados Brix respecto del tiempo en el proceso de concentración de jugo de tomate a 5psi de presión de vapor y 65° C B.2 Curva de secado deyspuma de tomate a 99° C, para la elaboración de polvo de tomate' B.3 Curva de secado de espuma de tomate a 77° C, para la elaboración de polvo de tomate B.4 Curva de secado de espuma de tomate a 99°C - 77°C- 54° C, para la elaboración de polvo de tomate D.1 Precios por caja de 42 lbs de tomate fresco denominado "Industrial", reportado por la Bolsa Agrícola de Guatemala para el período Junio 1998-Diciembre 2000 91 92 93 94 105 INTRODUCCION La industria alimentaria demanda constantemente mejor uso de tecnología en los procesos, gue,,wermita entre otros beneficios obtener buenos resultados con la menor inversión de tiempo y la óptima utilización de los recursos disponibles. La deshidratación de los alimentos constituye actualmente, como desde hace siglos, un método conveniente para la conservación y manejo de los mismos. Además permite la transformación de materias primas para su óptimo aprovechamiento (Desrosier,1997). El siguiente trabajo consiste en el desarrollo de polvo de tomate y su aplicación en una formulación de salsa dulce de tomate. Para la elaboración del polvo se utilizó una técnica modificada del método desarrollado por Morgan, llamado Secado en capa de espuma; conocido por su descripción en inglés como "FOAM MAT DRYING" La materia prima utilizada fue el tomate conocido en el mercado como "industrial". Se utilizó el producto que debido a un alto nivel de madurez no puede comercializarse, pero sigue siendo un fruto apto para consumo. El material se obtuvo de las empresas dedicadas a la comercialización de este producto fresco . La realización del trabajo estuvo basada en las siguientes etapas: Elaboración de un polvo de tomate, para lo cual se concentró jugo de tomate en utilizar el método de rompimiento de calor (hot break), y luego se realizó la deshidratación por medio de la técnica propuesta. El polvo obtenido se utilizó como materia prima para la elaboración de una salsa dulce (ketchup) y se compararon las características físico-químicas del producto final con las características de una salsa dulce elaborada con concentrado de tomate. Finalmente, para determinar los resultados organolépticos del producto, se realizó un análisis sensorial. Este análisis permitió determinar que el polvo de tomate obtenido puede sustituir el concentrado de tomate en una salsa dulce. Se buscaba obtener un polvo de tomate que pueda ser denominado como LISTO PARA HIDRATAR. II. ANTECEDENTES A. EL TOMATE El tomate, científicamente conocido como Lycopersicum escolentum, es nativo de Sudamérica. Es un vegetal cuyo nombre se deriva del nahuatl TOMATL, de donde provino el nombre de palabra española JITOMATE y la palabra inglesa TOMATO. Fue cultivado en países europeos en 1544 por primera vez y ahora se cultiva en gran escala a nivel mundial (Doty,1996). Existen tomates verdes, amarillos y rojos, estos últimos son los de mayor consumo. Su valor como producto procesado ha aumentado, entre los productos obtenidos están jugos de tomate, pasta de tomate, purés de tomate, salsa dulce (ketchup), tomates enlatados y polvos de tomate (Desrosier,1997). Según Desrosier (1997), cada producto puede presentar ventajas y desventajas relacionadas directamente con el proceso. Sin embargo el producto fresco es un producto de alto consumo y utilización, por ser rico en vitamina A, B, C y minerales, especialmente hierro, sodio y potasio. B. COMPOSICION DEL TOMATE 1. Agua : El agua es el principal componente del tomate. Dependiendo de la variedad y del estado de maduración del vegetal puede contener entre 90 y 96 % de agua. En base seca el contenido de agua es de 15.7% (referirse a anexo C, tabla C.1). Debido a que el porcentaje es alto es un producto que tiene alta susceptibilidad a la descomposición y ataque microbiano cuando es manejado en fresco. 2. Sólidos: Según Gould (1974), los tomates tienen una concentración entre 7-8.5 % de sólidos totales, en la cual 1% es en semilla y cáscara, la distribución de los componentes se expresa en el anexo C, tabla C.2. 4 A través de estudios, en Guatemala se ha logrado establecer que el porcentaje de sólidos solubles es de 4.5% en promedio. Las variaciones de estos porcentajes dependen de la época, tipo de suelo donde se cultiva y variedad de los tomates. En promedio la presencia de sólidos solubles en el tomate natural está distribuida de la siguiente manera: Sólidos solubles de: Concentración extra densa 15.5% o más y menos de 24%; Concentración densa 11.3% o más y menos de 15%; Concentración media 10.2% o más y menos de 11.3%; Concentración liviana 8% pero menos de 10.2% (Gould,1974). 1. Carbohidratos: De los azúcares presentes en los tomates, los predominantes son los azúcares reductores. Según Miladi et al (1969) los azúcares reductores representan un 50-65% de los sólidos totales en el tomate y los que se encuentran en mayor porcentaje son fructosa y glucosa. En un tomate fresco el contenido de azúcar varía entre 2.19 y 3.22% (Smith,1970). Los polisacáridos comprenden 0.7% del jugo de tomate. Las pectinas y arabinogalactanos constituyen 50%, celulosa 25% y xilanos 25% de dichos polisacáridos (Miladi et a1,1969). 2. Proteínas y Aminoácidos: En el tomate existen 19 aminoácidos solubles, y es el ácido glutámico el que se encuentra en mayor porcentaje. Cuando se expone el tomate a temperaturas altas se logra obtener un mayor porcentaje de aminoácidos libres debido a la desnaturalización de las proteínas. Gee et al (1967) realizaron un estudio sobre los cambios que pueden sufrir los aminoácidos libres en el polvo de tomate obtenido por el método de secado de capa de espuma, y se determinó que el porcentaje de los aminoácidos que se encuentran en pequeñas cantidades en el tomate aumenta con el tiempo de almacenamiento. Los aminoácidos que tienden a cambiar sus composiciones con procesamientos son: treonina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico (Gould,1974). 3. Acidos: El ácido de mayor concentración en el fruto maduro es el ácido cítrico; sin embargo, muchos otros ácidos están presentes pero en bajas cantidades. 5 El procesamiento de tomate tiene como resultado un aumento de 32.1% de ácidos debido, aparentemente, a la oxidación de aldehídos y alcohol (Gould,1974). 4. Minerales: Es importante notar que los minerales varían entre 0.3-0.6% y que en la calidad de los productos procesados, estos juegan un papel secundario (Gould,1974). 5. Pectina: Como en todas las frutas, la pectina presente en el tomate antes de madurar, constituye pectinas insolubles o protopectinas, que son degradadas durante la maduración por una serie de enzimas. La protopectinasa, la poligalacturonasa y la pectinesterasa son las responsables de la obtención de color y textura deseada Eskin,1997). 6. Componentes nutricionales: Se ha determinado que el tomate es rico en vitamina C, como ácido ascórbico reducido. En algunos casos puede sustituir 40% de las ingestas diarias recomendadas, siendo éste un alimento a considerar como fuente de ácido ascórbico ( Gould,1974). " Los tomates son fuente importante de vitamina A, como carotenos. Un vaso de jugo de tomate puede llegar a sustituir 20% del total de la recomendación diaria de vitamina A" (Gould,1974). Además de ser fuente importante de vitamina A y C. tambien tiene contribuciones de complejo B, niacina, tiamina y riboflavina pero deben ser consumidos en grandes cantidades para ser fuente significativa de los mismos (Gould,1974). 7. Componentes volátiles: Los componentes que generan sabor y olor en el tomate son especialmente aldehídos, cetonas y alcoholes (ver anexo A). Se han encontrado 118 componentes. Cuando se procesa térmicamente el tomate, los compuestos producidos son sulfuros, especialmente dimetil- sulfuro. Los componentes que generan sabor son cis-3- hexanal, beta-inona, deca-tran, trans-2 y 2-isobutiltiazol (Eskin,1997). C. TOMATE NACIONAL Y SITUACION ACTUAL EN GUATEMALA Por el área que se le dedica, el tomate es un cultivo importante en Guatemala. A diferencia de muchos países europeos, en Guatemala se prefiere su consumo en fresco aún que sea un producto problemático (Marroquin,1998). 6 Desde 1960 el proceso industrial empezó a incrementarse y llegó a ser un mercado importante. Entre 1986-1988 se procesaron 30,000 toneladas por año pero debido a problemas de plagas, clima y virosis, disminuyó cuando la demanda era alta por parte de las plantas procesadoras de tomate. Razón por la que comenzó a convertirse en un producto de consumo local yen menor escala de exportación a El Salvador. La siembra del cultivo entre 1960-1988 era exclusivamente en zonas como Zacapa y El Progreso pero debido a problemas de altas temperaturas empezó a cultivarse en Monjas, Laguna de Retana, Asunción Mita, Salamá, Villa Nueva y Barcenas. A pesar de que las regiones que lo siembran son más, pi área sembrada y la producción es la misma de hace 10 años (Marroquín,1998). El resultado con estos problemas ha sido que las empresas que fabrican productos procesados a base de este vegetal fresco han decidido importar concentrado de tomate en barriles de 55 galones desde países de América del Sur. Al desaparecer entonces el mercado industrial, se ha optado en la actualidad por exportar tomate fresco a El Salvador, aunque no la misma variedad que se consume en Guatemala (Marroquín,1998) . 1. Variedades de tomate en Guatemala: A través de los años se han creado diferentes variedades e híbridos de tomate, actualmente producidos. La caracterización está basada en la forma y relaciona su utilización y preferencia en el mercado, es decir para uso industrial (elaboración de pasta y salsa dulce (ketchup), para mercado nacional o para países vecinos (Villela,1993) referirse a anexo D, tabla D.2). 2. Usos del tomate y forma de cultivo para cada uso: De acuerdo a su uso, el tomate puede ser catalogado en tres categorías: • INDUSTRIALES: " Como su nombre lo indica, se utilizan para proceso industrial en la producción de pastas, jugos y salsa dulce (ketchup), en los cuales el contenido de sólidos solubles totales es muy alto (MAGA,1993). 7 • DE MESA: "Son los que se utilizan en ensalada o para platos de alta cocina y son de mayor cotización en el mercado. La variedad e híbrido de estos pertenecen al grupo A " (MAGA,1993). • DECORATIVOS: "Este tipo sólo se usa para exportación, es de tipo A y se emplea también para alta cocina, pero su demanda no es en volúmenes altos (MAGA,1993)". Según Villela (1993), al depender del mercado los tomates suelen cosecharse de la siguiente manera: 1. "Estado de hecho, o sazón o verde maduro: Los tomates han alcanzado su máximo tamaño y de color verde brillante para Luego ser almacenados y desarrollar el color. 2. Estado de fruto colorado, pintón, camballón, zarazo o camagua: En este estado el fruto de tomate se cosecha cuando empieza a cambiar el color de la cáscara de verde a rojo. 3. Estado maduro: Cuando el fruto alcanza la expresión total del color típico maduro." Los mercados pueden ser: fresco y proceso industrial 1. Cuando el tomate es para mercado fresco dependerá del lugar de su comercialización, es decir la distancia que recorrerá el producto y el tiempo que tardará en llegar a su destino. Además se toma en cuenta el precio imperante en el momento en que se esté cortando. El tomate se puede cortar en cualesquiera de los tres estados mencionados anteriormente. Si el mercado está con buen precio, se corta verde y pintón; pero si el maduro lo pagan mejor, entonces se corta maduro. Si el precio es bajo se puede, especular con cortarlo lo más tarde que se pueda, es decir cuando está completamente maduro, aunque ésto puede generar el riesgo de pérdida de producto (Villela,1993). La cosecha del vegetal es determinante para el cambio del precio en el mercado, para referencias actuales ver anexo D, gráfica 1. 2. En el caso del producto que se va a vender a la industria (sólo por contrato), la variedad que más se usa es la Roma. El producto para este propósito debe cumplir con características específicas de madurez, por lo regular deben estar completamente maduros, con su máxima 8 coloración exterior. El tomate debe estar con 60% de estado de madurez y buena calidad interior, ésta se mide por la viscosidad, pH, sólidos solubles, sólidos totales y acidez (Villela,1993). El fruto se comercializa en cajas de madera que tienen un peso neto de 50-54 lbs. si es para Guatemala. En el caso del producto que se va a El Salvador, se usan las mismas cajas de madera y solo que con tomate de forma redonda o cuadrada, ya que es el tipo de fruto que ellos prefieren, las cajas son de 75-85 lbs. (Villela, 1993). Sin embargo y a pesar de los esfuerzos por cosechar el producto en el mejor momento, existen pérdidas entre 15-25% causadas especialmente por los precios del mercado. Este porcentaje es en algunos casos apto para consumo, pues puede ser aprovechado, sin necesidad de especular y perder tales cantidades, al utilizar procesos alternos tales como la deshidratación. Por otro lado es una realidad que existen pérdidas causadas principalmente por: desórdenes fisiológicos, quemaduras de sol, putrefacción bacterial, marchitez bacteriana, que lo hacen un producto no apto para consumo y que no pueden ser aprovechados de ninguna manera. D. Productos obtenidos de tomate fresco El tomate puede ser procesado como se mencionó anteriormente al obtener una gama de productos tales como pasta de tomate, puré de tomate, salsa de tomate, jugo de tomate (concentrado y no concentrado), catsup o salsa dulce de tomate, salsa chili y tomates enlatados (en lascas o enteros). El proceso de preparación es casi el mismo para todos los productos, incluye lavado, pelado y/o despulpado, molienda, evaporación (concentración), filtración y empacado aséptico. Se procesa tomate para obtener un producto con mayor vida de anaquel que el vegetal fresco. En ocasiones, en lugar de enlatar, se suele congelar el fruto fresco ya sea entero o en piezas. Sin embargo esto tiene como limitante que el vegetal sufra cambios en sus características organolépticas (Desrosier,1997). 9 Además de los productos mencionados anteriormente, existe el tomate deshidratado. Este producto se elabora a partir de tomate fresco, y después de ser sometido a todos los procesos mencionados anteriormente se le aplica un proceso de deshidratación. E. Deshidratación de tomate El tomate es un vegetal rico en agua y, como ya se mencionó anteriormente, la razón principal para deshidratarlo es hacer que tenga mayor vida de anaquel que el producto fresco, protegiéndolo del deterioro y contaminación. De acuerdo con Gould (1974) se logra obtener disminución de costos y menor dificultad de empaque, manejo, almacenamiento y transporte, a causa de una reducción de peso. f "Charm (1981) indica que la variedad de tomate que se suele usar en estos casos debe ser de color rojo intenso, con alto porcentaje de sólidos, con paredes gruesas, y con un contenido alto de pectina". La variedad que se ha encontrado que es más apta es San Manzano, el pear- shaped y el tipo italiano o roma. "Los fenómenos que normalmente se observan en la deshidratación son: 1) Evaporación del agua superficial y endógena, 2) Fases de constante y decrecientes índices de deshidratación incluyendo la humedad crítica, 3) Cambios en la distribución de humedad dentro del cuerpo y 4) Temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco (Arsdel, 1964)". Tomando en cuenta los factores anteriores, existen varias presentaciones del tomate deshidratado, entre ellas lascas, cuadritos o tiritas. "Según Desrosier (1997) el procedimiento es sencillo, lavado, cortado, colocado en bandejas, se rocían con aceite mineral grado comestible, para evitar que se peguen unas con otras, además se agregan sulfitos o bisulfitos para evitar su oscurecimiento". Sin embargo, estas presentaciones enteras no presentan reconstituciones óptimas debido a los métodos empleados, por ejemplo secado por largo tiempo debido al tamaño, método que daña sus características. Los usos actuales de estos productos pueden ser en sopas, en aderezos y como ingredientes en sopas enlatadas. Como alternativa a los deshidratados enteros, recientemente surgieron los polvos de tomate que también son usados en los productos anteriores y elaborados por varios métodos, según sea el uso destinado. 1. Métodos de deshidratación para el tomate fresco 1.1. Secado por aspersión (Spray Drying): Según indica Singh (1993) este método es muy usado en las grandes industrias. Está basado en la atomización del jugo de tomate que después es secado por aire caliente dentro de una cámara especial. Mientras las gotas del producto en cuestión caen, el agua es evaporada y arrastrada por el aire. Muchos procesos de este tipo son llevados a cabo en un período constante de secado. Después de secado el polvo es separado por un separador de ciclón. La humedad que normalmente refleja un polvo de este tipo es de 5%, debido a que se obtienen partículas de polvo muy pequeñas, la reconstitución. es considerada como buena. 1.2. Liofilización (Freeze Drying): La reducción de la temperatura del producto y disminución de la presión atmosférica alrededor del alimento, generan que el agua interna se congele y luego se lleve a cabo la sublimación de la misma. Este es un método que se utiliza especialmente cuando la calidad está enfocada a la aceptación del producto por parte del consumidor. Todo alimento deshidratado por este sistema sufre el menor daño, al mantener su estructura en comparación con otros métodos. La única desventaja que puede generar es la determinación de la combinación exacta de disminución de temperatura y presión (Singh, 1993) 1.3. Secado por expansión (Puff Drying): Este método consiste en la exposición de pequeños pedazos de productos a altas presiones y altas temperatura por corto tiempo. Después el producto es llevado a presión atmosférica y entonces se genera una evaporación instantánea ("flash") del agua y escape de los vapores del interior del producto. El producto presenta una alta porosidad por lo que tiene características de reconstitución rápida. Es usada en su mayoría para elaborar pequeños trozos de producto (Singh,1993). 1.4. Secado al vacío (Vacuum Drying): "Según Potter (1996) este método está basado en la expansión del jugo de tomate utilizando alto vacío, lográndose varias veces el volumen inicial. La esponja que se forma se muele. Se ha demostrado que tiene buenos niveles de reconstitución". 10 Junto con los métodos anteriores el descrito a continuación también es usado para este fin y ha sido practicado por ser un método económico: 11 1.5. Secado en capa de espuma (Foam Mat Drying): "Este método consiste en secar capas delgadas de un liquido espumoso estabilizado y concentrado, con aire caliente y a una presión atmosférica. El método fue desarrollado por Morgan en 1961 (Arsde1,1964)". De acuerdo con Ginnette (1963) la espuma se prepara en una mezcladora continua, usualmente con la adición de pequeñas cantidades de un estabilizador de espumas comestibles (cerca del uno por ciento en base seca) y luego se añade un gas al líquido o jugo. "Los agentes espumantes son sustancias adicionadas a un líquido para modificar la tensión superficial y estabilizar las burbujas formadas o bien favorecer la formación de espumas. Se permiten exclusivamente albúmina, gelatina y gomas (arábiga, guar, karaya, tragacanto y xantan) junto con los mucilagos y monoglicéridos. La idea principal es obtener un producto libre de grumos (Badui,1996). "La espuma debe secarse, para lo cual puede usarse un secador de faja continuo colocando la espuma en una capa delgada. Otra manera de secar es en una bandeja continua, usando una técnica conocida como colchón con cráteres (crater mat). La espuma seca tiene una estructura extremadamente porosa, puede ser desmigajable con facilidad y producir polvo fino con características de fluidez amplias y que puede hidratarse en agua fría con mucha facilidad (Arsdel,1964)". Según Charm (1981) los polvos obtenidos por este tipo de deshidratación pueden volverse más densos al comprimirlos entre rodillos calientes. Estos polvos obtenidos por el método de "Foam Mat Drying" son de alta calidad y su uso ha sido por lo regular en pastas de tomate, naranjas, uvas, manzanas, piñas, limón, café, leche y otras variedades de concentrados. La estructura de la espuma y los arreglos para el colchón o capa hacen posible el secado rápido de líquidos higroscópicos y sensibles al calor. Además, el material seco puede ser disuelto, dispersado y luego secado en capa de espuma para lograr un sólido con menor densidad y con mejor dispersión. 12 Los pasos para hacer un secado por el método en cuestión son los siguientes: a) Formación de una espuma estable, con el uso de estabilizadores y gas. b) Secado de las espumas formando un colchón o capa delgada y poros. c) Trituración y desintegración de la capa obtenida para formar un polvo fluido (Charm,1991). a) Formación de una espuma estable: "Las espumas son, según Badui (1996) un estado de dispersión en el que existe una dispersión de burbujas, generalmente aire. Estas burbujas deben estar suspendidas en el seno de un líquido viscoso o de un semi-sólido y se producen por una adsorción de moléculas reactivas en la interfase gas-líquido. El líquido se localiza entre los glóbulos de gas que se designa con el nombre de lámela y sirve como estructura básica. La mayor estabilidad de las espumas se obtiene cuando la lámela o la distancia entre dos burbujas, es de 0.1-1 micra; cuando ésta es menor de 0.05 micra, el sistema se vuelve inestable debido a que existe una difusión de gas a través de las paredes de las burbujas lo que ocasiona la ruptura. Las espumas más comunes en los alimentos se forman al disminuir la tensión superficial en la interfaz gas-líquido por medio de agentes tensoactivos, proteínas, o en algunos casos, ciertos hidratos de carbono". En cuanto a la formación de espuma para este método, las burbujas usadas son de preferencia densas, y algunas veces más pesadas que 0.6g/ml. En realidad, la rapidez para el secado con este método, radica en que la humedad se mueve por capilaridad entre las capas delgadas del líquido separado por las burbujas de espuma. Las espumas utilizadas para ese método de secado deben ser resistentes durante el secado para luego ser capaces de formar una capa fácil de levantar de la superficie de donde fue secado. Debe tomarse en cuenta que muchas espumas que son estables a condiciones ambientales, no lo son en los procesos de secado (Arsdel, 1964). Las características del líquido a trabajar especialmente importantes en la formación de espumas son la consistencia y la habilidad de formar películas. Según indica Arsdel (1964), la consistencia debe ser apreciablemente alta. Este puede ser el resultado del alto contenido de sólidos disueltos, o la presencia de finos sólidos insolubles, como en la pasta de tomate o en la formación de un sol hidrofílico como las dispersiones de pectina. 13 Para llenar las condiciones de consistencia del producto a secar, el líquido debe ser concentrado antes de ser secado. Por ejemplo el jugo de tomate es evaporado al 25% de sólidos solubles o más, el jugo de naranja al 55%, el jugo de limón al 60 %, la leche al 40% y los extractos de café al 30%. La consistencia puede elevarse con la subdivisión de los insolubles existentes o bien agregando otros más, ejemplos son la molienda de puré de tomate antes de formar la espuma. La consistencia también puede elevarse al añadir coloides hidrofílicos. Ejemplos son la metil-celulosa en el concentrado de naranja, gelatina en los purés de carnes, la pectina en jugo de berries y la goma en limonada. Por otro lado el segundo factor a considerar, como se mencionó, es la capacidad de formar películas, la cual reside en los solutos surfactantes. Su papel es principalmente la resistencia a fluir en la vecindad de una interfaz de gas-líquido. El resultado es inmovilizar las burbujas sin afectar su consistencia. El aumento de la viscosidad de la superficie de las burbujas es lo que interesa en este caso (Arsdel,1964). El líquido que va a ser secado algunas veces contiene determinados solutos naturales. Por ejemplo monoglicéridos y proteínas solubles que existen en la leche y en el huevo. En otros casos, es posible producir el agente que forma la película, con tratamientos en algunos componentes naturales del producto a secar. Tal es el caso de hidrólisis térmica o enzimática de una reacción de proteína pesada en jugo de tomate. En muchos casos es necesario agregar componentes que forman película en los líquidos antes de hacerlos espuma. Una amplia selección de estos componentes está disponible, sin embargo sólo unos pocos son inertes y blandos, de tal manera que sea permitido usarlos en la industria alimenticia. Para este fin, uno de los principales, según Ginnette (1963), es el monoesterato de glicérilo usado en espumas de tomate, limón y papas, así como la proteína de soya soluble que es usada en espumas de naranja y piña, el propitenglicol monoesterato usado en limonadas. Por otro lado, la elección del tipo de gas para formar la espuma no es tan crítica. Puede usarse nitrógeno, aire, u óxido nitroso, que ha sido satisfactorio. La cantidad de gas, es decir la densidad de la espuma, sí es importánte. La densidad máxima usada para la espuma es de 0.5 a 0.6 g/ml y el mínimo es de 0.1 g/ml. La elección, según el producto que se vaya a trabajar, debe estar dentro de estos límites (Van Arsde1,1964). 14 Para espumas de cualquier densidad, los mejores resultados en la técnica de secado en capa de espuma, son obtenidos cuando las burbujas tienen su máximo nivel de subdivisión. Entre más pequeñas y más uniformes son las burbujas, más rápido y completo será el secado del producto. Por esta razón, el líquido y el gas deben ser sometidos a un completo y efectivo proceso de agitación. La espuma debe ser mantenida a temperaturas entre 40-80°F antes de que el secado comience. Si la consistencia es alta, pueden usarse temperaturas más altas. b.) Secado de espuma: El secado puede ser en bandas secadoras, la espuma se despliega en una banda de teflon o acero inoxidable en una capa delgada o en forma cilíndrica de extrusión, y se lleva hacia el secador. Los tiempos de secado y las temperaturas dependen del producto que se está secando( Muchos jugos de frutas concentrados requieren aproximadamente 15 min. a 160° F para lograr secar al 2% de humedad una capa delgada de 1/8 de pulgada (Ginnette,1993). La velocidad del aire y la humedad, según Arsdel (1964), no tienen mayor impacto sobre el tiempo requerido. El factor que determina el tiempo es exactamente la rapidez el agua dentro del alimento, en este caso el tomate, llega hacia la superficie en la cual puede ser evaporada. La temperatura del aire puede ser definida de tal manera que se ajuste a las características de secado del producto. Cuando se habla del secado de la espuma, por el método de cráteres, se incluye una operación adicional que no se realiza en el secado por medio de las fajas. La espuma es depositada en forma de colchón con un grosor de 1/16 a 1/8 de pulgadas, en bandejas de metal perforadas. Las capas de espuma son perforadas por la corriente de aire que pasan a través de los orificios que tiene las bandejas. Esto permite que la espuma se acumule alrededor de las perforaciones sin que salpique por toda la bandeja. La suavidad de la espuma y su poco peso hace que los orificios de las bandejas se mantengan libres. Comercialmente se han usado bandejas de 4 pies cuadrados con perforación de un 1/8 de pulgada y centros de 3/16. Depende de la aplicación, las bandejas pueden ser de acero inoxidable o de aluminio, usualmente de un grosor de 1/8 de pulgada. Cuando se hacen los experimentos en deshidratadores más pequeños, tales bandejas pueden ser de 15 X 23 pulgadas, sin embargo las perforaciones deben ser iguales. Si el material es de acero inoxidable, el grosor puede ser de 1/16 pulg 15 El sistema de bandejas tiene las mismas características que el sistema usado en fajas. Las bandejas se colocan sobre una boquilla del ancho de ella misma y de 8 pulgadas de profundidad. El aire en estas boquillas suele usarse a 150 piesfseg (Arsdel,1964). c.) Trituración y desintegración de capas: Después de ser secadas las capas de espuma, se dejan enfriar antes de ser retiradas de las bandejas. Luego se debe colocar el producto en un lugar que no permita cualquier cambio de humedad o bien pérdidas de nutrimentos por almacenamiento. El producto elaborado con este sistema es muy liviano, ya que muchas burbujas de gas quedan en la matriz, por lo que se obtiene un producto de baja densidad y se generó algunas burbujas en el líquido que se forme al hidratarlos. Si esto no es deseable, se puede realizar una compresión de la harina obtenida, de tal manera que su fluidez sea plástica. Suele hacerse en rodillos a temperaturas entre 150-200° F y se ha comprobado que con este proceso no se sufre ningún tipo de cambio o daño (Arsdel, 1964). 2. Deshidratadores usados para fabricar polvo de tomate: Existen varios métodos para deshidratar el tomate, cada uno de esos métodos utiliza deshidratadores adecuados para las condiciones del proceso. Los deshidratadores, según Ghosh (1989), pueden ser de un solo efecto o bien de varias etapas, de acuerdo a la variación de la temperatura y de la velocidad del aire al que sea expuesto el producto. Existen deshidratadores de túnel, de lecho fluidizado, de rociado o aspersión, en algunos casos los aparatos son demasiado costosos. Sin embargo, para la técnica de secado en capa de espuma (Foam-mat drying) se usan los deshidratadores de cráteres continuos o los de faja continua con vapor en la parte inferior por donde circula el producto. Para el caso de esta investigación se utilizará el deshidratador descrito a continuación: 2.1. Deshidratador de Armario (Cabinet): Puede ser clasificado como un deshidratador de convección por secado en bandejas tipo batch. Está dirigido a operaciones de pequeña escala. Puede usarse a nivel piloto, y que logra una buena aproximación a los deshidratadores de túneles o de transporte continuo. Según indica Charm (1981), un deshidratador típico consta de un marco cuyas paredes, cielo y base están aislados para no tener pérdidas de calor, equipado con un ventilador interno que distribuye el aire a través de las bandejas preparadas con el material húmedo. En ocasiones puede tener aletas que se pueden usar para acomodar la dirección del aire entre las bandejas. Los materiales de construcción, por lo regular son paneles de metal liviano, con un material 16 rígido, plywood, fibra dura, tablas asbestos preferiblemente resistentes al fuego y capaz de soportar la condensación del agua caliente. Tiene instalados termómetros que miden la temperatura del aire circulante, cerca de las bandejas. Como mínimo, un deshidratador es capaz de dar 1,200 a 1,600 btu/hr. Sin embargo en el final de una deshidratación, el mismo aire circulante ayuda a este proceso. La velocidad del aire debe ser entre 400-1000 pies/min en promedio, de acuerdo a especificaciones comerciales de cada empresa que los fabrique. 3. Procesos previos a la deshidratación de tomate: 3.1. Entre post-cosecha y antes del procesamiento: Los procesos previos a la concentración que luego permitirá la deshidratación incluyen, desde la cosecha hasta el punto anterior al inicio del procesamiento. El proceso, según Desrosier (1997), empieza con la inspección para determinar el porcentaje de fruta no utilizable prosigue con el lavado, inactivación de enzimas, pelado, llenado, vaciado y procesamiento. No importa cuál sea el producto final, siempre se requiere lavar el tomate antes para eliminar cualquier contaminante. El lavado en ocasiones se lleva a cabo en forma mecánica, casi siempre empieza en forma de remojo y luego por aspersióri. En el caso de la elaboración de pastas, purés etc., se requiere de una operación más y es la molienda ya sea en frío o bien en caliente, antes o después de ser expuesto a proceso térmico. 3.2. Inactivación de enzimas: En el caso del tomate, existe una sensibilidad alta al calor, por lo que no se acostumbra realizar un blanqueo por calor, sino utilizar métodos de concentración que permitan inactivar las enzimas. Según McColloch et al (1952), blanquear el tomate entero no es tan efectivo debido a que el calor sólo inactiva las enzimas superficiales, por ello es que se ha decidido mejor realizar un proceso térmico después de que el tomate ya haya recibido al menos un proceso de molienda y/o trituración. 3.3. Concentración: Según indicara Arsdel (1964), debido a que este producto tiene un alto contenido de agua, se hace necesario evaporar parte de esa agua para facilitar la deshidratación. Es más económico eliminar agua por evaporación con acción de vacío que por deshidratación. 17 Una de las razones principales de evaporar, a parte de la reducción de peso y volumen, es preparar el producto para su posterior procesamiento. Este es el caso del tomate para deshidratar por el método de secado en capa de espuma, pues de la concentración de un líquido se puede obtener una mayor viscosidad, facilitando casi, la producción de espumas. Para concentrar productos que son sensibles al calor, como el caso del tomate, se suelen usar evaporadores de vacío. Como ya se mencionó, en el tomate existen enzimas que degradan la pectina presente causando pérdida de viscosidad a través de un período de tiempo. Esta pérdida de viscosidad, según Potter (1997), puede ser prevenida por medio de una tratamiento conocido como rompimiento por calor (Hot break). En este método los productos de tomate son calentados rápidamente ,a-una temperatura entre 82°-93° C para inactivar la enzima. 4. Factores a considerar en la deshidratación en la deshidratación del tomate: Existen condiciones que determinan la calidad de los productos deshidratados de tomate. Entre las más importantes están: bajo contenido de humedad, atmósferas inertes, bajas temperaturas, y aditivos. En el caso de los polvos de tomate, existen algunos métodos de secado, tales como secado por aspersión (spray drying), secado en capa de espuma (foam mat drying), etc. que son considerados como óptimos en torno a la buena calidad del polvo obtenido. Para evitar los problemas que estos métodos pueden presentar, debe ser considerados los siguiente: 4.1. Calidad deseada: Esto quiere decir conservar el color, el sabor y el aroma del tomate original. Sin embargo, es difícil mantenerlos por diferentes causas, entre ellos los daños por calor, por metales, por solventes etc. o bien por deterioro de algunos componentes durante el almacenamiento, como el caso de los aminoácidos libres, como describe Gee (1997). Para asegurar la calidad del producto final debe preverse también la calidad del producto fresco, y saber sus características específicas, es decir una descripción de tomate fresco y sus características físicas, biológicas, químicas y bioquímicas. Debe considerarse la estructura y sus cambios durante el secado. 4.2. Condiciones del ambiente para almacenar el polvo obtenido: De acuerdo con Arsdel (1964), es evidente que el oxígeno presente en el aire que rodea a un polvo de tomate, es un factor altamente importante en la pérdida de color y sabor. Se ha logrado comprobar que la estabilidad de almacenamiento del polvo de tomate elaborado por secado por 18 expansión (puff dried), a 70° -90° F, era menor con empaques a vacío o con gas inerte, que con aire (Arsde1,1964). 4.3. Reconstitución del producto deshidratado: La idea principal con estos métodos es crear productos instantáneos o fáciles de hidratar. Según sea su uso, el producto obtenido debe ser apto para hidratarse tanto con agua fría como con caliente y en el menor tiempo posible. En orden a que el producto debe tener una buena reconstitución debe considerarse que el polvo que se piensa obtener debe ser poroso, abierto y rígido según indica Arsdel (1964). Esto permite que el agua pase rápido y con facilidad, logrando la hidratación deseada. Métodos como el secado por congalado (freeze drying), secado por aspersión, secado por expansión (puff drying) y secado en capa de espuma (foam mat drying) generan estos resultados. 4.4. Humedad del producto final: En el caso del tomate debe buscarse llevar al mínimo posible de humedad el producto, ya que es un producto extremadamente higroscópico. "Si el producto que se obtiene en estos métodos no es transportado o almacenado en los ambientes adecuados, la humedad puede incrementarse en un 0.5-0.8% (Charm,1981)". La humedad es un factor importante, y se ha determinado que para que un producto tenga una vida de 6 meses a 100° F o 1-2 años a 70° F sin daños en la calidad, el porcentaje de humedad debe ser del 1% o menos. Una humedad relativa ideal puede ser 5-10 % (Desrosier,1997). 4.5. Temperatura: Para prevenir el "achiclado" y daños por calor en el polvo resultante debe cuidarse la temperatura y los límites de tiempo-temperatura del producto en cuestión. Se desea mantener la temperatura lo más baja posible, ya que se obtiene un índice alto de deshidratación. "Si el índice de transferencia de calor es alto, se podrá mantener un constante movimiento del agua interna hacia la superficie manteniendo la humedad constante y la temperatura del bulbo baja (Charm, 1981)". Sin embargo, si el movimiento se vuelve lento, de tal manera que no se logra mantener humeda la superficie, la temperatura de película se eleva y causar daño en el producto. 4.6 Aditivos: Finalmente, el factor que no debe olvidarse son los aditivos, ya que existen condiciones fuera del alcance de cualquier método. De acuerdo con Arsdel (1964), existen dos tipos de aditivos: 1) Para preservar de efectos químicos y 2) Para proteger de los posibles efectos físicos Según Meeg et al (1969), la adición de químicos ayuda a conservar las características del producto, sin embargo cuando un producto tiene pérdida alta de aminoácidos el color tiende a oscurecer cuando éste es reconstituido. El dióxido de sulfuro es usado como aditivo de tipo 1, ya que previene la pérdida de color y los daños por calor como el "achiclosamiento". Según la norma COGUANOR 32000, la adición de sulfitos a la pasta de tomate elaborada previamente a la deshidratación, debe hacerse en cantidades necesarias para cumplir la función del mismo. Experimentos han demostrado que puede agregarse en concentración de 550ppm (Kaufman et al, 1955) sobre base humeda. El uso de este compuesto está basado en la prevención de la reacción del grupo carbonilo con los grupos aminos al formar compuestos adicionales con los carbonilos. El segundo efecto, según Arsdel (1964), fue descubierto por Bloch, en el que se describe al dióxido de sulfuro como antioxidante, aunque debe tomarse en cuenta que existen otros compuestos más efectivos para este propósito (i.g. ácido ascórbico). La efectividad de los sulfitos está basada en la sulfonación del 3-deoxiglucosano o insaturando los ozones formados en la etapa temprana de las reacciones de "pardeamiento". Por otro lado están los aditivos que se utilizan en la formación de espumas como son los alginatos, proteína de soya y monoestearato de glicerilo. En algunos casos se añade sal en concentración de 2% en base humeda. 5. Cambios sufridos durante la deshidratación 5.1. Cambios en los componentes: Existen tres clases de reacciones que son las básicas en el deterioro del polvo de tomate: 1) Reacciones de oscurecimientos causados por componentes de carbonilo, ácidos orgánicos y compuestos nitrogenados. 2) Reacciones de lípidos y aceites, incluyendo oxidación e isomerización. 3) Reacciones del pigmento antocianina (Eskin,1990). 19 20 La oxidación de los lípidos causa rancidez, pérdida de sabor, olor y blanqueamiento del color. Algunas de estas no requieren agua y por lo tanto se pueden dar a porcentajes bajos de humedad. En ocasiones se producen aldehídos volátiles y cetonas, que causan la pérdida de sabor, olor y además "pardeamientos". La oxidación del licopene, que es el pigmento principal de los tomates, es un ejemplo de ellos, dando pérdida de color (Food Technology, 1985). Las reacciones sobre los pigmentos revelan que la degradación de éstos se da más en un ambiente de oxígeno que en uno de nitrógeno. Debe tomare en cuenta que el rango de destrucción de las antocianinas está determinada por el pH y la concentración de seudobase (Eskin,1990). 5.2. Cambios en el tejido: Entre los cambios sufridos está el encogimiento de tejido y los efectos de la densidad de masa (bulk density), que están determinados por el contenido de humedad. El daño por calor es otro factor que debe tomarse en cuenta, ya que la humedad disminuye con altas temperaturas, pero con ellas también crece el empardeamiento, por lo que debe existir una correlación que proteja los dos objetivos. No deben olvidarse las migraciones de constituyentes solubles tales como azúcares que se encuéntran en los tejidos de las frutas y verduras. Por lo regular se prefiere tiempos de procesos rápidos y eficientes para evitar que se formen capas externas que ya no permitan la deshidratación del producto (Desrosier,1997). Por lo anterior debe considerarse que siempre existe una pérdida de rehidratación en cualquier producto deshidratado. Numerosos estudios han revelado que los tejidos vegetales sufren cambios irreversibles en los constituyentes coloidales cuando son expuestos a largos períodos de tiempo a altas temperaturas, aun y cuando no se sufra "empardeamientos" o "achiclosamientos". La elasticidad de la pared celular y la capacidad de absorber de los geles de almidones, se reducen con tratamientos térmicos (Gould,1974). Por otro lado la pérdida de constituyentes volátiles también es notable en las características finales del polvo obtenido (Ginnette et al.1963). 21 5.3. Cambios en el peso y volumen: En un producto deshidratado, los sólidos presentes en promedio son reducidos de 12.5 % al 8:1 en peso en un producto con 1% de humedad final. La reducción de volumen no es tan dramática, pero puede lograrse una reconstitución de 4:1, de ahí entonces la necesidad de que los productos sean comprimidos inmediatamente después de secados, para evitar que ganen humedad durante el almacenamiento o transporte (Desrosier, 1997). 6. Métodos para asegurar la c,a1idad del polvo obtenido por deshidratación: Existen tres métodos que se usan para mejorar y mantener los niveles de humedad de un polvo: 1) Exposición al aire seco 2) Aplicar calor 3) Deshumidificación del aire. Esta última permite mantener la superficie seca a baja temperatura y con un flujo de aire bajo (Arsdel,1964). El método de secado de capa de espuma requiere que se utilice aire seco como parte final del secado. Los tomates tienen alto contenido de agua, por lo que para su comercialización es preferible hacer una concentración entre 10-36 % de sólidos antes de ser deshidratado. Para elaborar polvo de tomate se suele utilizar pulpa de tomate cuya piel, semillas y fibras han sido removidas anteriormente (Ginnette et a1,1963). 7. Métodos para medir la calidad del tomate y sus productos 7.1. Análisis de Calidad: El tomate tanto fresco como sus productos derivados deben cumplir con ciertos requisitos de calidad y características que lo hagan un producto aceptable. Se ha definido que las siguientes características deben ser analizadas para determinar la calidad: • Contenido de humedad: se debe determinar en el tomate fresco y en polvo obtenido. Se suele utilizar métodos basados en eliminación de agua por horno de vacío como se indica en el Manual de laboratorio para procesadores y enlatadores de alimentos (1968). 22 • Actividad de agua: Esta propiedad es determinada tanto en el tomate fresco, en los polvos elaborados y productos tales como pasta de tomate, salsa de tomate y jugo. Para medirla se utiliza el higrómetro. Su importancia radica en que esta propiedad es la que determina la vida de anaquel de un producto y la susceptibilidad a cualquier ataque bacteriano o de hongos. (Badui,1996).- • Gravedad específica: Por lo regular el puré de tomate es vendido bajo estos parámetros. Esta propiedad, según el Manual de laboratorio para enlatadores y procesadores de alimentos (1968), puede variar entre 1.035-1.053, según sea la precisión del instrumento usado para su medición. Para realizar una medición rápida de este parámetro se suele utilizar el "Mann Specific Gravity Tester", aup--y cuando no es tan preciso debido a que no se toma en cuenta la temperatura. Esta propiedad puede ser medida tanto en el tomate fresco como en polvos, pero estos últimos deben ser convertidos en pasta al tomar en cuenta el agua utilizada para ello (Manual de laboratorio para enlatadores y procesadores de alimentos, 1968). • Sólidos totales: Este factor está estrechamente relacionado con la gravedad específica. Se debe medir en el tomate fresco, en la pasta obtenida después de una evaporación y en los productos elaborados con ella. Por lo regular se hace una medición de los sólidos solubles presentes en el producto, para lo que se utiliza el refractómetro de Abbe, al tomar en cuenta las correcciones por temperatura y adición de sal (ver anexo C). En el caso de obtención de polvos por la técnica de secado en capa de espuma, se necesita obtener primero un concentrado de tomate que tenga 30-31% de sólidos, y es necesario medir porcentaje de sólidos. (Manual de laboratorio para enlatadores y procesadores de alimentos,1968). • Color: Existe una clasificación que determina si el producto es grado A hasta grado C sobre la base del color, tanto del tomate fresco como del tomate procesado. Según Gould (1974) los métodos utilizados son determinados básicamente por el adelanto de la tecnología en este campo. Un factor importante en esta determinación es la luz utilizada para su medición, ya que es necesario hacerlo en una calidad y cantidad constante. Suelen utilizarse métodos y sistemas como el espectrofotómetro Agtron y el colorímetro de Hunter. Otro sistema es el de Munsell, basado en un disco estándar de colores. Cuatro colores son utilizados para medir los estándares en tomate: rojo, amarillo, negro y gris (NGO,34003 h6). 23 • Rango de hidratación: Esta propiedad es importante y vital en los polvos de tomate. Se realiza por métodos basados en la cantidad y temperatura del agua aceptada por el polvo elaborado. El método de determinación puede variar y ser propuesto por cada persona que realiza un estudio. • Porcentaje de cenizas: Este es una de las características medidas especialmente en polvos de tomate, se realiza por el método de incineración del producto y su determinación de masa es constante en un horno o mufla (AOAC,1984). • Consistencia y viscosidad: La consistencia de los productos elaborados a base de tomate es un factor afectado por la degradación de pectina, tamaño, cantidad y forma de la pulpa presente (Gould, 1974). Según el Manual de Laboratorio para Enlatadores y Procesadores de alimentos, la consistencia suele medirse en términos de viscosidad gruesa. Es importante ya que es utilizada para dar especificaciones de venta, y determinar qué daños ha sufrido el producto por los procesos a los que ha sido sometidos. En el caso de los polvos, debe medirse después de haber dado la hidratación óptima dentro del rango de hidratación determinado, como se mencionó anteriormente. Uno de los métodos usados es el que utiliza el consistómetro de Bostwick, donde se mide la rapidez con que fluye el producto por su propio peso en determinada superficie en un período de tiempo. Por otro lado, también existe el método en el cual se utiliza el viscosímetro de Brookfield y permite medir a temperaturas frías y temperaturas bajas. Para medir consistencia en la pasta de tomate se suele usar con más frecuencia el penetrómetro, el viscosímetro y el potenciómetro (Gould, 1974). • Elementos residuales: En el caso del tomate procesado es importante determinar el contenido residual de sulfitos después de todo el proceso, el FDA regula que los sulfitos residuales deben ser menos de 1Oppm (Potter,1996). Para este propósito se utiliza el método de determinación de dióxido de sulfuro (Manual de laboratorio para enlatadores y procesadores de alimentos,1968). 24 • Acidez Total y pH: Para ambos, tanto el polvo obtenido, como salsa de tomate, se debe medir acidez total y pH. Según referencias de AOAC, para medir el pH se utilizan dos métodos: el colorimétrico y el potencial, desarrollado entre dos electrodos. Debe tomarse en cuenta que el pH del tomate puede variar debido a factores tales como: madurez, variaciones durante la época, origen del cultivo, manejo, almacenamiento y, por supuesto, los cambios producidos por el procesamiento al cual ha sido sometido el vegetal. En el caso del polvo de tomate, se utiliza una solución al 10% en agua destilada para medir el pH. En el caso de las pastas, jugos y salsa dulce, puede realizarse directamente con un potenciómetro y si se desea hacer por el método colorimétrico, debe filtrarse previamente para eliminar cualquier sólido presente. Para medir la acidez se realiza por medio de titulación y suele reportarse en términos del ácido predominante, en el caso de tomate, se reporta en términos de ácido cítrico. En el tomate, que es muy coloreado, para determinar el punto final de la titulación deben usarse métodos electrométricos, pues la determinación por un indicador se dificulta (AOAC,1984). • Contenido de cloruros: Este se mide en términos de cloruro de sodio y se usa para ello el método del electrodo de plata. Existen otros métodos visuales como el que utiliza cromato de potasio como indicador (NGO,34006 h19). 7.2 Análisis Microbiológico: Los productos elaborados con tomate fresco son productos que sufren tratamientos térmicos bajo los cuales las bacterias y hongos pueden ser eliminados. Sin embargo, existe riesgo de que se pueda encontrar alguna contaminacion después de su proceso. Para ello existen parámetros que deben cumplirse por seguridad de los propios consumidores del producto, tanto en materia prima como en producto terminado. El análisis microbiológico incluye determinación de: 1) Recuento total de bacterias, 2) recuento total de conformes, 3) Escherichia coli, 4) Recuento total de hongos y levaduras, 5) Staphylococcus aereus y 6) Salmonella sp. Todos los anteriores deben ser incluidos en las hojas de especificaciones de los productos que se desea comercializar(NGO,34003). Los métodos para realizar el análisis de 1,2,3,4 son los normalmente utilizados en microbiología de alimentos. 25 7.3 Análisis Sensorial: Para realizar un análisis completo de los productos de tomate. El el análisis sensorial es el arma mas importante. El tomate fresco y sus productos deben ser aceptados por los consumidores, para lo cual deben realizarse pruebas de calidad y microbiológicas que son completadas con las pruebas de evaluación sensorial. El análisis sensorial dará el resultado final del producto obtenido en la realización del cualquier producto de tomate, en este caso del polvo de tomate obtenido por la técnica propuesta. Los análisis de evaluación sensorial incluyen en una forma global pruebas de descripción, pruebas de discriminación y pruebas de preferencia o hedónicas. Cuando se desea obtener resultados que reflejen si el producto elaborado presenta diferencias significativas, en comparación con productos similares, se suelen utilizar análisis discriminativos. Para determinar diferencias, entre los análisis más usados están lasApruebas de triángulo (Ureña et a1,1999). Existen otros métodos como comparación pareada, dúo-trío, ordenamiento (ranking). Cuando se desea categorizar una muestra, se suele utilizar algunos métodos tales como categorización cuantitativa absoluta y de ordenamiento. Finalmente, si se desea orientar la prueba al consumidor se suele utilizar el método de preferencia pareada que refleja resultados sencillos y fáciles de interpretar, o bien se usa categorización cualitativa de muestras según apreciaciones hedónicas (Ureña et al, 1999). En el caso del polvo de tomate, el medio para percibir cualquiera de los resultados que refleje cada una de las pruebas es la salsa dulce de tomate. Para lo cual se describe se describe el término "salsa dulce" según la definición de la Administración de Alimentos y Drogas ( FDA) (basado en NGO 34005). 8. Definición de salsa dulce de tomate "Otros nombres: Ketchup, Catsup, Catchup a) Este tipo de salsa consiste en una comida preparada por alguno o la combinación de dos o todos los siguientes ingredientes: 1) El líquido obtenido de los tomates frescos. 2) El líquido que se obtiene como residuo de la preparación de algunos tomates para enlatado, es decir cáscaras o corazones con o sin pedazos de tomate. 3) El líquido obtenido como residuo de la extracción parcial de jugo de algunos tomates. 26 Algunos líquidos son obtenidos por procesos con o sin calor. Además se suele eliminar cáscara, semillas y otras sustancias duras. Sin embargo, antes de colar debe añadirse hidróxido de sodio grado alimenticio, para obtener un tomate con un radio de pH entre 2± 0.2. Cualquier ajuste debe lograr finalmente que el producto sea almacenado a un pH de 4.2 ± 0.2. Si es concentrado y sazonado con sal (cloruro de sodio formado durante la neutralización ácida, debe ser considerado como sal adicional), vinagre, especies o sabor, cebolla o ajo, y el azúcar o dextrosa, o sirope de maíz (incluyendo los jarabes secos) o siropes de glucosa o cualquier mezcla de ésto. En este producto se suelen realizar todos los análisis que se le realizan a una pasta de tomate (Gould,1974). Hl. JUSTIFICACION El cultivo de tomate en Guatemala es estacional y representa para los productores un problema de precios. En época de baja producción su precio es excesivamente elevado y unido a ésto sus características son variables. Razón por la que la exportación del producto fresco no es considerable, siendo en su mayoría su único destino el mercado local. Aunque debe considerarse que se realizan pequeñas exportaciones a los países vecinos de El Salvador y Honduras. La producción no ha crecido debido a que no es un producto mayoritario de exportación; por lo que no existe un proceso exhaustivo de selección por calidad. Sin embargo, las pérdidas del producto fresco a nivel local son altas. Por ello surge la necesidad de crear alternativas para aprovechar dichas pérdidas, finalidad primordial de este trabajo. Se utilizaron los conocimientos de tecnología de alimentos para desarrollar un producto que pueda sustituir el uso de tomate fresco o pasta concentrada en el proceso de elaboración de cualquier producto a base de tomate. A nivel mundial existe una producción vasta de polvo de tomate. Sin embargo, en Guatemala se elabora tomate en rodajas, cuadros pequeños y tiritas, pero no se produce polvo. Esta es la razón por la que se propone obtener un polvo de tomate, que tenga características que permitan su fácil reconstitución y que pueda ser usado en la elaboración de salsa dulce. El desarrollo del producto va en pro del aprovechamiento del tomate cultivado a nivel nacional clasificado como no rentable para comercializarse y que puede ser aprovechado, ya que es apto para consumo. 28 A pesar que existen otros métodos utilizados en la elaboración de polvo de tomate tales como el secado por aspersión y el secado al vacío. El método propuesto en esta investigación, basado en la técnica de secado en capa de espuma, también permite obtener polvos de baja humedad. Además con una fácil reconstitución, libres de sabores y olores causados por daños térmicos y con igual calidad que los dos métodos mencionados anteriormente. Este tipo de secado ha tenido mucha aceptación, debido a la simplicidad del proceso y por ello se aplica a muchos otros productos. Es evidente que no se cuenta con la maquinaria especifica para el método, pero el propósito es adecuar los recursos técnicos con los que se cuenta en el país. La razón de formular, con el polvo obtenido, la salsa dulce de tomate es buscar el producto más exigente en cuanto a las características del producto final y poder con ello asegurar su uso en otras aplicaciones. Junto a las justificaciones anteriores, debe considerarse que usar productos deshidratados como materia prima permite la economía de espacio en el área de almacenamiento. Si se compara la utilización de tomate deshidratado con un producto fresco hidratado (concentrado de tomate) el costo del volumen y del empaque del segundo es un costo agregado al producto final, sin dejar a un lado el costo por almacenamiento. Para un producto en fresco, es difícil asegurar al 100% una uniformidad en las características ya que, como es el caso en el cultivo del tomate, dichas características se ven afectadas durante todas las épocas del año. Por lo tanto usar polvos de tomate para la elaboración de salsas tiene como ventajas: características constantes del producto, fácil manejo como materia prima y se economiza espacio en el almacenaje. Por otro lado, se reduce el gasto de tiempo en la preparación así como la disminución en el uso de energía ya que al ser un producto listo solo para hidratar no necesita largos tiempos de cocimiento. IV. OBJETIVOS A. GENERALES 1. Aprovechar el tomate fresco de la producción nacional que no se comercializa, para la deshidratación del mismo y obtenr polvo de tomate como producto final. 2. Determinar si el polvo puede sustituir al concentrado de tomate en la elaboración de salsa dulce de tomate. B. ESPECIFICOS 1. Utilizar el método de rompimiento por calor (hot break) para concentrar jugo de tomate y determinar las condiciones ideales de proceso. 2. Usar una técnica basada en el método de secado en capa de espuma para deshidratar el concentrado y determinar condiciones ideales de proceso. 3. Realizar un análisis físico-químico para la caracterización del polvo obtenido mediante este método y evaluar los resultados para determinar las similitudes y diferencias entre salsa dulce de tomate elaborada con el polvo obtenido y con un concentrado de tomate usado en el mercado. 4. Efectuar un análisis sensorial para determinar las características organolépticas de la salsa dulce de tomate elaborada con el polvo obtenido en el experimento. V. HIPOTESIS La deshidratación de tomate por una técnica modificada de secado en capa de espuma permitirá obtener un polvo de tomate con características físico-químicas, tales que pueda sustituir al concentrado de tomate en la elaboración de salsa dulce (ketchup). Se obtiene un producto con características organolépticas similares. VI. DISEÑO DEL EXPERIMENTO A. Preparación para la deshidratación de tomate 1. Despulpado y concentración del jugo de tomate 1.1. Medición de sólidos solubles Se determinó sólidos solubles a 20° C del jugo obtenido para identificar los grados Brix iniciales del proceso de concentración. 2. Concentración del jugo de tomate METODO PROPUESTO 1. Se pesó la cantidad de líquido a evaporar. 2. Se añadieron 550 ppm de dióxido de azufre (base húmeda). 3. En el reactor de chaqueta con adaptación de vacío, se concentró el jugo a temperatura de 85° C por 12 seg. , luego se disminuyó la temperatura a 65°C a una presión de 0.34 atm. Se concentró hasta 11° Brix. 4. El concentrado obtenido se recibió en baño de hielo a 4°C. 5. Se determinó el tiempo requerido para llevar a 11° Brix . Tabla 1 "Diseño Experimental para el método de concentración de rompimiento por calor para jugo de tomate" Unidad de estudio Factor medido Consideraciones Resultados Concentrado de Tiempo que se Se monitoreó que la Gráfica de tiempo vrs. tomate evaporó, para llegar temperatura no excediera Grados Brix obtenidos a 1 1°Brix de 85° C hasta llegar a 11° Brix (ver anexo B, gráfica No.1) Lo anterior permitió determinar en qué tiempo se logra aumentar un grado Brix en la pasta, para así determinar las condiciones de proceso según los grados Brix iniciales que contenía el jugo de tomate. 3. Generación de espuma 1. Se trabajó con una densidad de espuma de 0.1 g/ml. 2. Se agregó 5 mg/kg de lauril sulfato de sodio. 3. Se mezcló en un batidor, continuamente para mantener la temperatura en 10° C. B. Obtención del polvo de tomate 1. Deshidratación de tomate por la técnica modificada de secado en capa de espuma 1. Se colocó la espuma en bandejas de aluminio de 143cm * 38.1cm, con perforaciones de 0.32 cm de diámetro. Se colocó una capa de 2 cros de alto. 2. Se deshidrató tres veces, en el horno de gabinete, a temperatura de 99° C . Se determinó por diferencia en peso el agua perdida y se realizaron curvas de secado, tomando muestras cada 10-15 minutos. Con ello se obtuvo el tiempo necesario que debe exponerse la espuma a dicha temperatura (ver gráfica No.2, anexo B) 34 35 3. Luego de realizar las 3 pruebas de deshidratación se inició a 99° C por 12 minutos y luego se redujo la temperatura a 77° C. Con el cambio en el peso y el tiempo se realizó una curva de secado que permitió determinar el tiempo necesario de exposición a 77° C (ver gráfica 3 anexo B). 4. Finalmente después de 12 minutos a 99 C y 15 minutos a 77° C se disminuyó la temperatura a 54°C dejándola por 180 minutos (ver gráfica 4, anexo B). Tabla 2 "Temperaturas y tiempos al que debe exponerse la espuma de tomate obtenida" Temperatura (° C) Tiempo del proceso Técnica modificada de secado 99 ° 12 minutos en capa de espuma 77 ° 15 minutos 54 ° 180 minutos 2. Compactación del polvo estándar: Se molió el polvo estándar, para poder seguir con los análisis correspondientes. C. Evaluación de propiedades para la caracterización del producto 1. Rango de hidratación Se realizó usando el siguiente método: Tabla 3 "Temperaturas y porciones de agua para determinar el rango de hidratación de polvo de tomate" Temperatura del agua Cantidad de agua 1. Templada 25° C 1,2,3,4,5, partes de agua por 1 parte de 2. Fría 4° C polvo de tomate. 3. Caliente 85° C min. Tabla 4 "Diseño experimental para la determinación de condiciones óptimas de hidratación del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma" Unidad de Estudio Variable Repeticiones Análisis Estadístico Polvo de tomate -Temperatura óptima Duplicado ANOVA Standard de reconstitución -Absorción ideal de agua con base en el peso Los resultados se analizaron por medio de una ANOVA, lo cual reflejó la temperatura ideal de hidratación y el rango óptimo de hidratación. 36 2. Análisis químico para la caracterización Tabla 5 "Diseño experimental para la caracterización del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma: Análisis químico" Unidad de estudio Factor Medido Repeticiones Análisis Estadístico Polvo de tomate Propiedades 10 réplicas para cada Estadística Descriptiva obtenido por medio de descritas en propiedad evaluada la técnica modificada metodología de secado en capa de (parte 2) espuma D. Aplicación del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma 37 Se utilizó la siguiente formulación de salsa dulce: Tabla 6 "Formulación de Salsa dulce base" Ingredientes Porcentaje Azúcar 20.00 Sal 3.00 Especies: 0.40 Sal de ajo 30% Sal de cebollavc 25 % Glutamato monosódico 40 °A Pimienta 5% Vinagre (10%) 7 Agua 43.80 Pasta de tomate 25.75 Acido cítrico 0.05 TOTAL 100.00 Se evaluaron 2 tipos de materia prima: 1. CONCENTRADO DE TOMATE (actualmente usado en el mercado) 2. POLVO DE TOMATE ESTÁNDAR OBTENIDO EN EL EXPERIMENTO Con el polvo de tomate estándar se realizó un concentrado de 30° brix, pues estos son los grados Brix del concentrado obtenido comercialmente. Luego se sustituyeron ambos concentrados en la formulación de salsa dulce y en los productos obtenidos con cada materia prima, se realizaron las siguientes pruebas: 38 1. Análisis químico para la evaluación de la aplicación. Tabla 7 "Diseño experimental para el análisis químico para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Unidad de estudio Factor medido Repeticiones Análisis Estadístico Salsa dulce de tomate Propiedades 10 réplicas por Estadística descriptiva descritas en propiedad Ver anexo A: Datos y 1. Con polvo metodología observaciones 2. con concentrado (parte 3, tabla 3) 2. Análisis microbiológico Tabla 8 "Diseño experimental para el análisis microbiológico para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Unidad de estudio Factor medido Repeticiones Análisis Estadístico Polvo de tomate Propiedades descritas Triplicado para cada Estadística estándar en metodología propiedad descriptiva (parte 4, tabla 4) 39 3. Análisis Sensorial Para elaborar este análisis se formuló un concentrado de tomate a 85°C. El polvo hidratado tenía la misma cantidad de grados Brix que el concentrado obtenido comercialmente (30 0) Se sustituyeron los dos concentrados en la formulación propuesta, usando el método siguiente para el análisis: Tabla 9 "Diseño experimental para el análisis-sensorial para la evaluación de la aplicación en salsa dulce del polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma" Unidad de estudio Factor medido Repeticiones Análisis Estadístico 1. Salsa dulce de tomate Según se describe 35 panelistas elaborada con polvo de en metodología tomate estándar parte 5 2. Salsa dulce elaborada con concentrado de tomate t de student para pruebas orientadas al consumidor chi-cuadrado para las pruebas orientadas al producto. 40 41 VII. MATERIALES Y METODOS A. Metodología Tabla 1 "Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate indicando cada método utilizado para obtener el resultado: Preparación y deshidratación del tomate fresco" PARTE 1: Preparación y deshidratación del tomate fresco Operación/Factor de análisis Método Obtención del jugo de tomate libre de Despulpado, se tritura el vegetal fresco, lavado semillas y cáscara previamente Sólidos solubles Concentración del tomate Preparación para la deshidratación: Generación de espuma Deshidratación Método AOAC, 22.024. Lectura en refractómetro Abbé Evaporación por medio de reactor con adaptación de vacío. Método de rompimiento por calor (Hot Brake) tipo Batch (Gould, 1971) Mezclado constante en batidor Kitchen Aid, velocidad 2 Técnica modificada del método de secado en capa de espuma (Foam Mat drying) (Morgan,1963) Compactación del polvo Trituración en molino de martillo Tabla 2 "Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate indicando cada método utilizado para obtener el resultado: Caracterización del polvo estándar" PARTE 2: Caracterización del polvo de tomate Operación/Factor de análisis Método Rango de reconstitución vc Método propuesto (referirse a diseño experimental C.1) 42 Actividad del agua Azúcares reductores Cloruros (como NaCI) Por medio de método en AOAC,32004 Método de Munson-Walker (AOAC,22.082- 31.021(D)- 31.025(B)-31026(C)-31.031-31.038-31.039) Método del electrodo de plata, e indicador de cromato volumétrico (M.L.F.C.P 291-293, Norma COGUANOR 34003 H19) Potenciométrico AOAC,32.010 A 018-50.008, M.L.F.C.P 169-178 Determinación de acidez titulable usando, potenciómetro para encontrar punto final (M.L.F.C.P 178-189, AOAC,22058-22059 PH (sol al 10%) Porcentaje de acidez (como ácido cítrico) Porcentaje de cenizas Método AOAC, 16.212-16.216-16.217-22.027-22.028- 22.047-31.012-31.013 Porcentaje de humedad Método AOAC, 32.052 A 055-22.013-31.011) Porcentaje de proteína Método de Kjiedal (AOAC, Tabla 3 "Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate indicando cada método utilizado para obtener el resultado: Evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis Químico" PARTE 3: Evaluación de aplicación de salsa dulce, Análisis Químico Operación/Factor de análisis Método Color Por colorímetro de Hunter Consistencia y viscosidad gruesa Método usando viscómetro basado En AOAC (22.009- 22.010-22.011 (M.L.F.C.P296-297) Gravedad específica Determinación de gravedad específica (M.L.F.C.P 281- 285, AOAC 9.018-32.026) Porcentaje de humedad Determinación de humedad (AOAC,32.052 A 055-22.013-31.011) Sólidos solubles Método de medición de grados Brix (AOAC,22.024- 31.011, M.L.F.C.P 287-291) Sólidos totales Por correlación de gravedad especifica (M.L.F.C.P 281- 285, AOAC 9.018-32.026) 43 Tabla 4 "Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate indicando cada método utilizado para obtener el resultado: Evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis Microbiológico" PARTE 4: Evaluación de aplicación, Análisis Microbiológico Operación/Factor de análisis Método Recuento total de hongos y levaduras Método de laboratorio (AOAC; 44.225) Recuento total de bacterias Método de laboratorio (AOAC 46.181) Tabla 5 "Descripción del procedimiento utilizado para la elaboración de polvo de tomate indicando cada método utilizado para obtener el resultado: Evaluación de la aplicación en salsa dulce de tomate, Análisis Sensorial" PARTE 5: Evaluación de aplicación, Análisis Sensorial Operación/Factor de análisis Método Orientadas al producto Diferencia de color Diferencia de olor Diferencia de sabor Diferencia de textura Orientadas al consumidor De preferencia Prueba de Triángulo Prueba de Triángulo Prueba de Triángulo Prueba de Triángulo Preferencia simple 44 (Drena et al.,1999) 2. Materiales Tabla 6 "Reactivos e ingredientes utilizados para la elaboración de polvo de tomate por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Reactivos! Ingredientes 45 Acido clorhídrico 0.1 N Acido Nítrico Acido tartárico Petrifilm para realizar conteo total de bacterias anaerobias Agua destilada Bromuro Carbonato de sodio Cloruro de bario Cloruro de potasio Cloruro de sodio Cromato de potasio Dextrosa (grado alimenticio, monohidratada) Dióxido de azufre (SO2) Especias: sal de ajo, sal de cebolla, pimienta. Hidróxido de sodio Indicadores ácidos KH2PO4 Lactosa Nitrato de plata Oxalato de potasio Sal Soluciones buffer Sulfato lauril de sodio (USP) Tiocinato de amonio Triptosa Vinagre Tabla 7 "Equipos utilizados para la elaboración de polvo de tomate por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Equipo Equipo Balanza analítica Mettler Modelo AT200 Electrodo de calomel Balanza brazo triple beam 700 series HAUS 5.2 lbs Electrodo de plata Balanza de pie Detecto 0.25 lb. Estufa de laboratorio Corning Stirrer Baño de maría Higrometro ISQ-372 Batidora Manual Kitchen Aid Modelo K555 Volt 115 H- Horno Fisher Scientific lsotemp 260 Lista 775A Modelo 630G Centrífuga Incubadora Aribi H Lo chamber cat. No 3550 Serie No. 0278 Colorímetro de Hunter Lavador de vegetales y frutas JRW 900-0 Sin Clair Consistómetro de Bowstick Modelo 78-K Licuadora de cocina Osterizer de Lx Desecadora de pyrex Medidor de pH Deshidratador de cabinet Serie 12805 Modelo EC 404-6 MuflaThermolyne typo 48000 Furnace Marca Corbet Sybron Despulpador Sterling Serie AA1 H 2D Marca Speed Troil Reactor de chaqueta Belt 408-68-9 frame C71 Viscoetro Fanm Modelo 35 A Número serie 753 46 Tabla 8 "Material de laboratorio utilizado para la elaboración de polvo de tomate por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Material de Laboratorio 47 Asas Balanza analítica Beakers Tubos para centrifuga Buretas Cajas petri Crisol Cucharitas Chispero Embudo plástico Erlenmeyer Espátula Gradillas de madera Toallitas absorbentes Mechero Papel filtro whatman 4, 12 Papel tornasol Petrifilm Pinzas Pipetas Pizetas Platillos Probetas Soporte Tabla de asbesto Termómetro Tubos de ensayo Varilla de agitación Vasos plásticos Vidrio de reloj VIII. RESULTADOS Tabla 1 "Resultados del Análisis físico-químico realizado al polvo de tomate obtenido por la técnica modificada de secado en capa de espuma" Característica Media D.E Acidez (como ácido cítrico) 8.09 1.25 pH(sol 10%) 4.02 0.10 Proteína 9.11 0.55 Cloruros (como NaCI) 1.81 0.25 Humedad 2.00 0.20 Carbohidratos (Como azúcares reductores) 45.86 1.25 Aw 0.796 0.007 Rango de reconstitución Temperatura 85 C Partes de agua/ partes de producto 1-5:1 Tabla 2 "Resultados obtenidos para la característica de color de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada con concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborada con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Color (Colorímetro de Hunter) Salsa dulce PET menos roja, menos amarilla, más oscura en relación a la Salsa dulce control Tabla 3 "Resultados obtenidos para las características físico-químicas de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada con concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborada con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma" Salsa Dulce Control Salsa Dulce PET Característica Media D.E. Media D.E. Consistencia (Bowstick) (cm/30seg) 9.73 0.022 9.28 0.729 Viscosidad (Viscómetro) (cp) 180 10.541 210 6.749 Gravedad específica 1.116 0.00165 1.113 0.001383 Humedad (%) 26.85 1.19 29.73 1.02 Sólidos solubles (%) 25.40 0.70 25.20 0.42 Sólidos Totales (%) por correlación de gravedad especifica 34.62 0.3583 34.06 0.3272 50 Tabla 4 "Resultados obtenidos para las características microbiológicas de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada en concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborada con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma " Salsa dulce control Salsa dulce PET Característica Media D.E Media D.E Recuento total de hongos y Levaduras (UFC) Recuento total de Bacterias (UFC) 10.67* 103 24.008*103 1.15"103 1.00* 103 8.608103 24.008103 0.58" 103 1.73" 103 51 Tabla 5 "Resultados obtenidos para las características sensoriales de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada con concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborada con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma " Característica Análisis de Diferencia/ Prueba de Triángulo Color No hay diferencia significativa entre la salsa elaborada con concentrado de tomate y la salsa elaborada con polvo de tomate Olor No hay diferencia significativa entre la salsa elaborada con concentrado de tomate y la salsa elaborada con polvo de tomate Sabor Textura Sí hay diferencia significativa entre la salsa elaborada con Concentrado de tomate y la salsa elaborada con polvo de Tomate Sí hay diferencia significativa entre la salsa elaborada con Concentrado de tomate y la salsa elaborada con polvo de Tomate 52 Tabla 6 "Resultados obtenidos para las características sensoriales de dos salsas dulces de tomate: Salsa dulce control elaborada con concentrado de tomate y salsa dulce PET elaborada con polvo de tomate obtenido por medio de la técnica modificada de secado en capa de espuma " Característica Análisis de preferencia Preferencia No hay preferencia significativa entre la salsa dulce elaborada con concentrado de tomate y la salsa dulce elaborada con polvo de tomate. 53 IX. DISCUSION DESAROLLO DEL METODO MODIFICADO DE SECADO EN CAPA DE ESPUMA En el desempeño práctico de este trabajo de investigación, se realizó la deshidratación de tomate bajo la técnica modificada en capa de espuma. La razón principal es que esta técnica causa niveles bajos de daño en las características del producto final. La concentración adecuada de pasta de tomate utilizada como primer paso del procedimiento, fue de 11° Brix. Esto permitió obtener una espuma lo suficientemente estable para secar. La concentración se hizo a baja temperatura (65°C), ya que se buscaba causar el menor daño posible al producto desde el inicio del proceso. Es importante mencionar que la densidad de la espuma es un factor crítico en el proceso, pues de ello depende la velocidad de secado del producto y la eficiencia del proceso. A mayor densidad de espuma, menor estabilidad, lo cual causa pérdidas por no existir una buena retención en el sistema aire-agua de la espuma de tomate. Debido a que el tomate no es un vegetal rico en proteína, para generar espuma se utilizó como agente espumante lauril sulfato de sodio, sin embargo debido a que la norma COGUANOR NGO 34 187 exige que el nivel residual no debe ser mayor de 25mg/kg, no pudo utilizarse una cantidad suficiente para facilitar la generación de espuma. El proceso completo de deshidratación del producto a 99 ° C demostró que exponer a esta temperatura durante un tiempo de 45 min. causa cambios no deseados en el color y en el olor del polvo de tomate. En el tomate maduro el principal compuesto que le provee color es el pigmento llamado Licopene, el cual es un caroteno muy inestable en los procesos de deshidratación y suele sufrir oxidación. Debido a que la espuma fue expuesta a alta temperatura y por tiempo prolongado este proceso de oxidación fue favorecido al generar cambios en el polvo obtenido en el primer proceso (99°C-45 min.). 56 El olor presente en los tomates es causado por la presencia de volátiles tales como aldehídos, sin embargo altas temperaturas se produce oxidación de algunos compuestos que hacen que se generan sabores indeseados. Estó compuestos afectados pueden ser cetonas o bien otros productos volátiles. Las observaciones anteriores fueron la razón principal por la que en esta técnica se busca eliminar el agua de la espuma a la menor temperatura posible y en el menor tiempo posible. Se logró determinar que 12 minutos a 99° C era tiempo suficiente para eliminar la mayor cantidad de agua sin producir daños en color, olor y sabor. Luego se disminuyó la temperatura a 77° C, para la cual únicamente fuef6n necesarios 15 minutos y luego un promedio de 180 minutos a temperatura de 54° C. El proceso anterior dio como resultado un polvo con humedad promedio de 2%. No se llevó a menor humedad, pues no se justificaba reducir tanto dicho porcentaje, ya que éste es un valor común entre polvos comerciales y está dentro del máximo permitido. Por otro lado, el polvo obtenido fue de color rojo intenso con características físico químicas dentro de los rangos promedios de otros polvos elaborados en su mayoría con el método de Spray drying (referirse a anexo D). El polvo obtenido fue evaluado bajo los siguientes parámetros: CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS En la tabla 1 en la sección de resultados, pueden observarse cada una de las características del polvo de tomate obtenido. El porcentaje de acidez es más alto que el porcentaje de algunos polvos comerciales. Esto se debe a que la presencia de ácidos en el tomate utilizado para este proceso es mayor. Otra razón de este resultado puede ser el índice de madurez del tomate, pues para obtener mejor rendimiento en la concentración del producto, se usó un fruto lo suficientemente maduro, es decir un tomate con alto índice de sólidos solubles. 57 Los sólidos solubles son un indicativo de presencia de azúcares, especialmente sacarosa. Si el nivel de maduración es excesivo, el producto tiende a ser más ácido de lo normal. Es importante tomar en cuenta que los ácidos orgánicos presentes en el tomate fresco aumentan cuando éste es procesado, especialmente el cítrico que es precisamente el ácido bajo el cual se rige la titulación realizada. Para detalle referirse a anexo C, tabla 3. Sin embargo el resultado (8.09%) se encuentra muy cerca del promedio (7.5%) común en el polvo de tomate actualmente en el mercado (referirse a anexo D para hojas de especificaciones de productos comerciales). Respecto de las características restantes, todas presentaron un comportamiento similar al de polvos comerciales. La actividad del agua es una característica importante, pues 0.796 es un valor común y estándar en harinas opolvos de frutas. Este valor indica que su vida de anaquel es buena, tal como se pudo observar en la práctica, donde después de 2 meses, el color, olor y sabor permanecieron sin alterar . RECONSTITUCION DEL POLVO Esta propiedad fue objeto de un análisis estadístico, pues se utilizaron 3 temperaturas y diferentes porciones de agua para reconstituir el producto. Los resultados estadísticos reflejaron que, sí existe diferencia significativa en reconstituir en agua a 4° C, 25° C y 85° C. lo que da como resultado que la temperatura más apropiada de hidratación fue a 85° C. Una de las diferencias básicas entre cada una de estas temperaturas, fue la velocidad de precipitación del polvo en el sistema sólido-líquido. De acuerdo a observaciones, a temperatura de 4° C el producto obtenido no logró mantener una hidratación satisfactoria. El mismo problema se presentó a 25° C, aunque la precipitación con el tiempo fue menor y la cantidad de partículas suspendidas disminuyó. Por el contrario a 85° C, como ya se mencionó, la hidratación fue satisfactoria, teniendo como máximo 7-8 partículas observables en un área de 10cm2 y la precipitación después del tiempo no fue notable. La molienda es un proceso importante en la elaboración del polvo de tomate, pues se pudo comprobar que si éste no es molido previo a la hidratación, la capacidad de retención de agua es menor, especialmente a bajas temperaturas. Esta fue la razón por la que el polvo obtenido después de la deshidratación fue sometido aun proceso de molienda. 58 La cantidad de agua que se agrega a este polvo de tomate, básicamente dependerá del uso que se le dará, sopas, jugos, pastas, etc. Lo anterior se pudo comprobar con el análisis estadístico, pues los resultados de la prueba de Duncan para las porciones de agua usadas en la reconstitución no presentaron diferencia significativa. EVALUACION DE APLICACION DEL POLVO DE TOMATE OBTENIDO El polvo obtenido, según las características físico-químicas, está dentro de los rangos comunes de polvos comerciales. Sin embargo para determinar si el polvo de tomate obtenido tiene aplicación satisfactoria, se prepp.ró una formulación básica de salsa dulce. El polvo se hidrató hasta una concentración de 30° Brix. Este nivel de sólidos solubles es el nivel en el que se suele comercializar cualquier concentrado de tomate para uso como materia prima en la elaboración de salsa dulce u otro producto a base de pasta de tomate. Los resultados de la evaluación físico-química reflejaron estadísticamente que en los siete parámetros evaluados, cuatro presentaron diferencia significativa. El color, la viscosidad y sólidos solubles no presentaron diferencia significativa entre la salsa control y la salsa elaborada a base de polvo de tomate, así que no son factores de evaluación posterior. Por el contrario, la humedad, la consistencia, sólidos totales y la gravedad específica sí son significativamente diferentes. Se observó que la humedad del producto elaborado con polvo de tomate es mayor que la humedad del producto elaborado con concentrado. La diferencia según el análisis estadístico es significativa. Respecto de este resultado, es importante mencionar que la capacidad de atrapar agua es una de las características más susceptibles en un alimento que es expuesto al calor. El tejido llamado endocarpio sufre cambios, especialmente en los constituyentes coloidales cuando éstos son expuestos al calor, aun y cuando no se logre observar achiclosamiento o empardeamiento excesivo. En el caso del polvo de tomate obtenido bajo la técnica en cuestión, como hemos mencionado anteriormente, el nivel de daño en el tejido es bajo. Sin embargo la pérdida de agua en estos procesos de calor hace que algunos constituyentes solubles, como los azúcares, migren y formen exteriores que disminuyen el nivel hidratación. 59 El polvo ha sido expuesto a dos procesos de calor mientras que el concentrado únicamente a uno. Esta diferencia en el nivel de calor aplicado se ve reflejada en la capacidad de atrapar el agua dando como consecuencia un nivel mayor de agua libre en la salsa dulce de polvo en relación a la salsa dulce control. La gravedad especifica es una manera de determinar los sólidos totales en el producto, y comercialmente esta es una descripción. Se determinó que sí existe una diferencia significativa entre los valores de las dos salsas dulces en evaluación, lo cual fue comprobado con los resultados de la evaluación sensorial. Los resultados de evaluación de consistencia de las salsas dulces, de acuerdo con la norma internacional de grados o clasificaciones de salsa dulce, colocan a ambas salsas como tipo "c". Esta denominación se refiere a una consistencia apreciablemente buena. No es una salsa con consistencia excelente, porque presenta aunque no excesivamente, separación de liquido. Está separación se pudo observar en el momento de realizar la prueba de consistencia en el Consistómetro de Bowstick La salsa dulce consiste en dos partes, la fibra de tomate y el jarabe. La porción de tomate usada y las características del jarabe son los factores más importantes. La pectina soluble presente es la que determina la viscosidad de la parte líquida. El índice de madurez en el tomate usado para elaborar salsa dulce es el que determina el nivel de pectina soluble. Por lo anterior se usó tomate con nivel alto de madurez que permitiera obtener un producto con alto nivel de pectina. Sin embargo el nivel de pectina no fue suficiente para lograr que ambos productos mantuvieran en suspensión el líquido presente. Se pudo determinar que el nivel de agua presente, tanto en la salsa dulce control como la elaborada con polvo de tomate, es el factor más crítico de esta investigación. Tanto la consistencia, la gravedad especifica y los sólidos totales son variables dependientes del porcentaje de humedad del producto. Aun y cuando haya diferencia, no se puede determinar cuál es la mejor, pues ambas están dentro de un rango aceptable en cuanto a la calidad de las mismas. El análisis de color según el colorímetro de Hunter, reveló que la salsa dulce de polvo es menos roja, más amarilla y más oscura. En la prueba sensorial realizada para diferencia en color, de acuerdo a las observaciones de los panelistas no hubo diferencia significativa. 60 El colorímetro detectó esa variación que no es perceptible al ojo humano pero importante para determinar los cambios que sufrió el tomate al ser deshidratado. La pérdida de color es causa de la oxidación de algunos pigmentos, como es el caso de la oxidación del licopene. En los análisis microbiológicos la diferencia no fue significativa. El valor de hongos y levaduras para la salsa control y para la salsa de polvo de tomate está dentro del límite permitido por norma COGUANOR NGO 340005. Dicho análisis se hizo para obtener un alimento seguro para quien consumió los dos tipos de salsa dulce. De igual manera sucedió con el recuento total de bacterias para ambas salsas. Los resultados obtenidos de las pruebas físico-químicas han permitido identificar cuáles son las debilidades y fortalezas de la salsa dulce elaborada con polvo de tomate. Un recurso muy valioso es la evaluación sensorial, en la cual se pudo determinar que en color y olor según 35 panelistas, no existe diferencia significativa entre los tipos de salsa dulce evaluados. El análi