UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAS ALIMENTARIASPROYECTO DE TESIS

TITULO DEL PROYECTO: Efecto de las concentraciones de pectina en relacin con el cido propio del fruto, en la textura de la mermelada de naranja.

ASESOR: Ing. M. Sc. Renzo

AUTOR: 1. Muoz Villanueva Elmer 1. Vega Chicoma Bruno

1. GENERALIDADES.1. Titulo Efecto de las concentraciones de pectina en relacin con el cido propio del fruto, en la textura de la mermelada de naranja.

1. Personal Investigador1. AutoresMuoz Villanueva Elmer Vega Chicoma Bruno

1. AsesorIng. M. Sc. Renzo

1. Centro o institucin de investigacinUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

1. rea de InvestigacinCiencia y Tecnologa de Alimentos

1. Lugar de ejecucinUniversidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Facultad de Ingeniera Qumica e Industrias Alimentarias

1. Duracin el proyecto3 meses

1. Fecha de Inicio31-11-14

1. Fecha de trmino18-03-15

1. ASPECTOS DE LA INVESTIGACIN.1. Realidad Problemtica.0. Planteamiento del Problema.Como bien se sabe, un mtodo de conservar ptimamente las diferentes frutas y verduras es sometindolas a tratamientos trmico, utilizando diferentes sustancias que acten como conservante. Estos productos son conocidos como conservas, un ejemplo de estos es la mermelada que consiste en una mezcla de fruta y azcar que por concentracin se ha vuelto semislida. El proceso de la obtencin del cacao es a travs de la fermentacin, al finalizar este proceso, la humedad de las almendras de cacaoTheobromacacao L., es ligeramente superior al 60% y debe reducirse hasta 8%. Valores inferiores hacen que la cscara se torne quebradiza, mientras que contenidos de humedad superiores, hacen que el grano de cacao sea susceptible al desarrollo de hongos durante el almacenamiento. Por otro lado, las almendras despus de la fermentacin presentan una acidez voltil (AV) del 1%, el cual 9/10 partes son de cido actico. Este compuesto es de importancia durante la fermentacin, pero indeseable en etapas posteriores y pertinente su eliminacin durante el secado. Es indispensable encontrar condiciones que permitan la disminucin adecuada de acidez durante el secado.Se plante investigar un tipo de secado alternativo para la obtencin del grano de cacao. El diseo de las experiencias se realiz teniendo como variable la temperatura y tiempo de secado.0. Formulacin del problema Como se ha mencionado, al momento de elaborar una mermelada se utiliza una lista de ingredientes, dentro de los cuales destacan los correctores de acides, gelificante y conservantesDe esta manera se genera una alternativa de como poder realizar el secado del cacao, cuando no se puedan aplicar las tcnicas artesanales por los agricultores. Por lo tanto nos preguntamos:Cul ser las variables de los parmetros ptimos (temperatura-tiempo) del secado de bandejas en los granos de cacao?0. Justificacin e importancia del estudio.

Hoy en da, la produccin de cacao en el Per sobre todo en la selva tiene mucha demanda con muchos inversionistas. Por lo tanto la produccin del cacao no puede detenerse, y una parte importante para que se d esto es el proceso de la fermentacin y secado del grano de cacao, que en algunas temporadas se limitan por condiciones climticas, y es por eso que se investiga distintas formas de secado.

0. Objetivos.

3. Objetivos Generales1. Determinar la concentracin optima de pectina para obtener una textura ptima en la mermelada de naranja.

3. Objetivos Especficos1. Evaluar sensorialmente nuestro producto (mermelada de naranja).

1. Marco Terico1. Antecedentes del problema.1. Base terica.1. Variables1. Hiptesis

1. Naranja (Citrus sinensis)A. 1Generalidades La naranja es un fruto ctrico de nombre cientfico Citrus sinensis, que consta de varios carpelos o gajos fciles de separar, cada uno de los cuales contiene una pulpa de color variable entre el anaranjado y el rojo, jugosa y suculenta; adems posee varias semillas y numerosas clulas jugosas, cubiertas por un exocarpo coriceo o cscara de color anaranjado cuyo interior es blanco, que contiene numerosas glndulas llenas de aceites esenciales. Se consume como fruta fresca, en jugo y enlatados; igualmente se utiliza para elaborar mermelada y para la obtencin de aceites esenciales de la cscara (SAGARPA, 2009).La naranja es la fruta que ms se produce en el mundo, alcanzando volmenes cercanos a 80,000,000 toneladas (Siller, 1998). Por otro lado, se ha especificado que el aceite esencial que se extrae de la cscara de la misma posee ciertos niveles de actividad antimicrobiana (Viuda-Martos et al., 2008; Fisher y Phillips, 2008), lo que la hace atractiva para la extraccin y estudio de dicho aceite, pudiendo incluso dar lugar a un mayor aprovechamiento del abundante desecho que significa la cscara de la naranja.A. 2Composicin de la naranja La naranja es un hesperidio, que es una variante de la baya. Consta de varios carpelos o gajos fciles de separar, cada uno de los cuales contiene una pulpa, de color variable entre el anaranjado y el rojo, jugosa y suculenta, varias semillas y numerosas clulas jugosas cubiertas por un exocarpo coriceo o cscara de color anaranjado cuyo interior es blanco, que contiene numerosas glndulas llenas de aceites esenciales. Entre las variedades ms comunes se encuentran las naranjas amarga y dulce y el mandarino. La naranja forma parte del gnero Citrus, de la familia de las Rutceas (Rutaceae). El naranjo dulce es Citrus sinensis; el amargo, Citrus aurantium, y el mandarino, Citrus reticulata (Kimball, 1991). Proviene originalmente del sureste de China e Indochina, la cual fue usada principalmente en un principio para propsitos medicinales y para la elaboracin de dulces. Esta pude ser comida fcilmente con la mano, y es usada en ensaladas, jugos frescos, y para jugos concentrados. A. 2. 1 Capa externa La capa externa de una fruta ctrica est formada por una cscara o piel, la cual incluye dos capas principales, la interna y la externa; la capa externa incluye el flavedo cuya pigmentacin depende del tipo de fruta, y el albedo que forma parte de la capa interna y es incolora. El flavedo consiste en un epicarpio, que consta de hipodermis, de un mesocarpio externo y de glndulas de aceite con una capa protectora multilaminar o cutcula de estructura compleja y junto con esta se encuentra una capa sobre el epicarpio separada por una capa de pectina (Soule y Grierson, 1986). El saco carpelar consiste de una red de clulas parenquimatosas con numerosos espacios de aire como parte del mesocarpio interno. Las clulas del albedo son clulas unidas y el tamao celular vara con la madurez del fruto, si se llega a presentar la penetracin de algn hongo a travs de las clulas del saco carpelar, se inicia la infeccin del fruto. A. 2. 2Estructuras internas Una serie de segmentos triangulares en forma de luna, se encuentran alrededor del centro de la fruta ctrica, los cuales constituyen los gajos rodeados por una membrana llamada endocarpio, que permite que un gajo se pueda separar de los dems. Internamente cada gajo consta de dos constituyentes principalmente, el jugo o pulpa, y las semillas (Wardowski et al., 1986). Las vesculas del jugo son sacos multicelulares filiformes con tallo y encierran a las glndulas de aceite en el centro. Las vesculas se encuentran unidas por el tallo a un sistema de haces basculares. La forma y el tamao de las semillas varan dependiendo de la especie del fruto, y hay unas que no tienen. El eje central de los ctricos est compuesto del mismo tipo de tejidos que el albedo y en algunos ctricos, como las mandarinas y sus hbridos, tienen un espacio central (Soule y Grierson, 1986). A. 3Composicin nutricional Las caractersticas nutricionales de la naranja ayudan al fortalecimiento de las defensas del organismo, debido a su contenido de vitaminas C, B1, B2, B3, B5, B6 y E; sales minerales, cidos orgnicos, pectina, componentes que fortalecen a la circulacin y propiedades anticancergenas en el estmago (Espinal, 2005). Caloras. Contiene un alto nivel de caloras, la mitad de las caloras son provenientes de la sacarosa y oligosacridos (Kimball, 1991). Protenas.El contenido de nitrgeno se ha reportado que puede ser de 60 a 120 mg por 100 ml de jugo de naranja (Ting, 1967). En general los productos ctricos se consideran bajo en protenas. Carbohidratos.Carbohidratos complejos o polisacridos como la pectina, hemicelulosa, y celulosa ocurren significantes proporciones en los productos ctricos, en comparacin con los carbohidratos mayoritarios como son la sucrosa, los oligosacridos (Kimball, 1991). Sodio y Potasio.Los productos ctricos contienen cantidades insignificantes de sodio. Sin embargo niveles altos de potasio son comunes, van de 200 mg a 2000 mg por porcin, y se pueden encontrar estos niveles en productos como jugos comercializados (Harding y Lewis, 1940).

Vitamina C.Contiene niveles altos de cido ascrbico, es muy estable en productos como jugos y se degrada con el almacenamiento. Los grandes cambios, especialmente en color y sabor, que tienen lugar durante el almacenamiento de las frutas y hortalizas corren paralelos con la disminucin progresiva del cido ascrbico que poseen (Braverman, 1967). Por ejemplo, el oscurecimiento de los jugos ctricos durante su almacenamiento, se ha visto que se produce despus de que todo el cido ascrbico ha sido irreversiblemente oxidado. Para prevenir la oxidacin de la vitamina C al manipular los alimentos, deben observarse algunas precauciones. Debe inactivarse la enzima ascorbinasa, lo que es muy importante en la deshidratacin de frutas y hortalizas que suele realizar escaldando. Tambin deber evitarse el oxgeno tanto como sea posible, y se debern eliminar vestigios de cobre en el equipo de elaboracin del producto final (Braverman, 1967). La vitamina C contribuye en: la absorcin del hierro; actividad antioxidante; crecimiento en el cuerpo humano; curacin en heridas; sntesis de polisacridos y colgeno; formacin de cartlago, huesos y dientes. Los humanos no pueden sintetizar esta vitamina, y necesitan obtenerla de fuentes externas (Kimball, 1991). Figura n 01: composicin de la naranja en 100 (gramos de porcin comestible)

FUENTE: Moreiras et al (2010)A. 4Aspectos microbiolgicos de la naranja. La prdida actual de frutas ctricas es debido a varios factores como: la variedad de la fruta, el rea de produccin, condiciones ambientales durante el crecimiento de la cosecha, as como de la post-cosecha. A. 4. 1Infeccin Pre-cosecha. En un periodo de pre-cosecha la putrefaccin inicia en el tallo de los ctricos por Diplodia natalesis (Physalospora rhodina) y Phombosis citri (Diaporthe citri)que son las principales enfermedades en ctricos, producidos en reas con lluvia sustancial durante el desarrollo de la fruta inmadura. Estas enfermedades no afectan el centro de la fruta durante el crecimiento, sino que los hongos permanecen inactivos o se desarrollan en el tejido necrtico del epicarpio y permanecen en la superficie de la cscara (Eckert y Brown, 1986). El hongo que ha permanecido intacto entra a la fruta dando paso a la putrefaccin tpica del tallo. A. 4. 2Infeccin Post-cosecha El hongo verde y azul as como el aspecto putrefacto causado por Penicillium digitaum y P. itallicum, respectivamente, y la putrefaccin agria causada por Geotrichum candidum, son generalmente los principales daos causados durante la cosecha y el manejo de la fruta. Estos patgenos invaden la fruta por presencia de insectos tales como moscas, mariposillas y gusanos de naranja (Eckert y Brown, 1986). Este enmohecimiento verde y azul es el dao ms importante en la post-cosecha de los ctricos producidos en reas con escasa lluvia. A. 4. 3Microbiologa de la Naranja Procesada. Uno de los medios de contaminacin ms comunes en ctricos procesados, ocurre durante su procesamiento o manejo durante el almacenamiento, la mayora ms que patgenos son de carcter deteriorativo. Algunos de los microorganismos de carcter deteriorativo son: Lactobacillus. Las principales especies encontradas en ctricos son Lactobacillus plantarum y Lactobacillus brevis. Son microorganismos no patgenos que crecen a temperaturas ptimas de 30 a 40C, son cido tolerante, con un rango ptimo de pH de 5.5 a 5.8, y son muy sensibles a presiones osmticas o concentraciones de jugos. Con un crecimiento moderado de 35 a 38Bx, y por debajo de los 45Bx ya no hay reproduccin. Leuconostoc.Las principales especies encontradas en ctricos son Leuconostoc mesenteroides y Leuconostoc dextranicum. Crecen en un rango de pH de 5.5 a 6.5. Organismo no patgeno, produce cido lctico, etanol, dixido de carbono y diacetilo. Su temperatura de crecimiento es de 20 a 30C y son facultativos anaerobios (Kimball, 1991). Bacillus subtilis y Bacillus pumilis. Son aerobios formadores de esporas, se encuentran en las superficies de los ctricos durante la extraccin del jugo, producen expansin del empaque hasta la explosin (Brown, 1975). Zygossacharomyces baili. Crecen ms lento con temperaturas ptimas de 20 a 30 C, y toleran temperaturas de 65 a 70C, crecen a bajos pH, es osmotolerante y tolerante al etanol. Una aw reducida en combinacin con antimicrobianos afecta su crecimiento, sin embargo algunas levaduras osmotolerantes pueden desarrollar resistencia a la accin de los conservadores como cido srbico y benzoico (Brown y Barmore, 1983). A. 5Produccin de naranja en el Per Las exportaciones totales de ctricos del Per al mundo fue de 34 mil toneladas para el ao 2007, dentro de este grupo se encuentra la mandarina, producto estrella con 71% del total exportado. Le siguen en orden de volumen las naranjas (25%) y en menor cuanta se encuentran las limas, limones y las toronjas (4%).Sin embargo, cabe destacar el caso del limn sutil, cuyas exportaciones tuvieron un exponencial crecimiento de 287% al dar un salto de 117 mil dlares a 452 mil, siendo Chile el mercado que concentra el 90% de nuestras ventas. Figura n 02: Calendario de produccin de ctricos en el Per

Fuente: Ministerio de Agricultura DGIA (2007)Es preciso destacar la produccin de ctricos en el Per que se da durante todo el ao, la produccin de mandarinas y naranjas se incrementan notablemente durante el periodo marzo a octubre. Las mandarinas alcanzan las 23 mil toneladas, como promedio mensual durante dicho periodo, mientras que las naranjas lo hacen con un valor de 33 mil toneladas. Piura y Lambayeque concentran ms del 70 por ciento de la produccin nacional de limones, mientras que Junn lidera la categora de naranjas de jugo, as como Lima e Ica el segmento de mandarinas y naranjas de mesa. Al ao 2007, el 80% de nuestras exportaciones en frutos ctricos se concentr en los mercados de la Unin Europea (51%), y en los pases del norte como Estados Unidos (21%) y Canad (13%). Es de destacar que estos productos ingresan a la Unin Europea y Estados Unidos libres de gravmenes, por el tratamiento preferencial que se ha concedido a los pases de la Comunidad Andina del cual Per es miembro, a travs del SGP y el ATPDEA (FAO, 2006).1. MermeladaB. 1GeneralidadesLa mermelada consiste en una mezcla de fruta y azcar que por concentracin se ha vuelto semislida. La mermelada es el producto elaborado con pulpa de fruta.La elaboracin de esta clase de productos, consiste en una rpida concentracin dela fruta mezclada con azcar hasta llegar al contenido de azcares de 65%, que corresponde a un contenido en slidos solubles de 68Brix.Durante la concentracin, se evapora el agua contenida en la fruta. Los tejidos ablandan. Por este ablandamiento, la fruta absorbe azcar y suelta pectina y cidos.A causa de la presencia de los cidos y de la elevada temperatura, ocurre la parcial inversin de los azcares en una mermelada de buena calidad, cido hasta el 60% de la sacarosa debe ser invertida. Las mermeladas se pueden dividir en 2 clases, mermeladas ctricas y mermeladas de otras frutas como albaricoque, durazno, pera, pia, membrillo.B. 2Ingredientes de la mermeladaPectinaLa pectina se consigue en estado slido o lquido. La calidad de la pectina se expresa en grados. El grado de la pectina es la cantidad de azcar que un kilo de esta pectina puede coagular en condiciones ptimas, es decir a una concentracin de azcar al 60% y a un pH entre 3 y 3,4 proporcionando una consistencia normal.La pectina buena calidad -> consistencia gelatinosa firme menor calidad produce una consistencia semilquida a dbil. La pectina comercial se extrae de las manzanas o de las cscaras de frutos ctricos.Conservadores qumicosAcido benzoico y benzoato de sodio: El benzoato de sodio, sal de cido benzoico, es usado ampliamente en la conservacin de alimentos cidos. Estos conservadores son generalmente ms efectivos contra levaduras y mohos que contra bacterias en concentraciones de 0.1% menos.El benzoato de sodio s ms soluble en el agua que el cido, por ello encuentra mayor preferencia. Es relativamente ineficaz a pH prximo a la neutralidad, su efectividad aumenta con la acidez, lo que indica que el agente efectivo es el cido benzoico. Se cree que la accin germicida del cido benzoico aumenta diez veces ms al variar el pH de un valor cercano a 17 a otro cercano a 3.El benzoato de sodio, debe ser preferentemente disuelto en agua, antes de su incorporacin. La forma establece un lmite mximo del 0.1% en peso de producto elaborado. Se puede aadir desde el inicio de la coccin.Sorbato de potasio: Se emplea como conservador de alimentos en una concentracin mxima de 0.2%. Acta mejor a un pH inferior a 6.0 y son ineficaces a un pH cercano a 7.0, entre pH 4.0-6.0 este conservador es ms eficaz que el benzoato de sodio. Acta contra muchos mohos comunes pero no contra bacterias. En mermeladas debe utilizarse como mximo 0.1% en funcin al producto final.Para determinar la cantidad de conservador que se va a aadir a la mermelada se debe conocer el peso de la misma. Para calcula el peso final de la mermelada se emplea la siguiente relacin:

Rt: rendimiento tericoB. 3Pasteurizacin Es un tratamiento trmico relativamente suave (temperaturas generalmente inferiores a 100 C), que se utiliza para prolongar la vida til de los alimentos durante varios das o varios meses. Este mtodo que conserva los alimentos por inactivacin de sus enzimas y destruccin de los microorganismos relativamente termosensibles (por ejemplo bacterias no esporuladas, levaduras y mohos), provoca cambios mnimos en el valor nutritivo y las caractersticas organolpticas del alimento en cuestin. La intensidad del tratamiento trmico y el grado de prolongacin de su vida til se hallan determinados principalmente por el pH del alimento. El objetivo principal de alimentos de baja acidez pH < 4.5 consiste en la destruccin de los microorganismos causantes de su alteracin y la in activacin de sus enzimas.El procesado de los alimentos envasados, tanto de aquellos cuyo pH natural es bajo (por ejemplo, frutas) como de los que se acidifican artificialmente es semejante al enlatado.Cuadro n 01: Objetivos de tratamiento trmico en alimentos

Fuente: Fellows, 1994La intensidad del tratamiento trmico requerido para estabilizar un alimento se halla determinada por el valor D del enzima o microorganismo ms termorresistentes presento en el mismo. As por ejemplo, el tratamiento de pasteurizacin de la leche se ha calculado basndose en el valor D de C. Burnetii de forma que sea capaz de efectuar 12 reducciones decimales en el nmero de estos microorganismos. Como la termorresistencia de los aromas, colores y vitaminas se expresa tambin por su valor D, los parmetros de la pasteurizacin pueden establecerse para conseguir la mxima retencin en el valor nutritivo y las caractersticas organolpticas. Para ello deben utilizarse tratamientos a elevadas temperaturas durante tiempos cortos (HTST). As por ejemplo, tratamientos de 88C por 1" o 94C x 0.1" o 100 por 0. 01.Efecto sobre los alimentosComo la pasteurizacin es un tratamiento trmico relativamente suave, los cambios sobre las caractersticas organolpticas y el valor nutritivo de los alimentos pasteurizados son poco importantes, incluso cuando aquella se combina con otras operaciones unitarias (como la irradiacin o la refrigeracin). Sin embargo, la vida til de los alimentos pasteurizados es tan solo de unos pocos das o semanas, comparado con productos esterilizados, que es de meses (Fellows, 1994).B. 4Defectos en la mermelada En la mermelada elaborada se pueden presentar los siguientes defectos:-Desarrollo de hongos y levaduras en la superficie. Es causado por envases no hermticos o contaminados; solidificacin incompleta, dando por resultado una estructura dbil; bajo contenido en slidos solubles y llenado de los envases a temperatura demasiado baja.-Cristalizacin de azucares. Una baja inversin de la sacarosa por una acidez demasiado baja provoca la cristalizacin. Por otro lado, una inversin elevada por una excesiva acidez o una coccin prolongada, provoca la cristalizacin de la glucosa.-Caramelizacin de los azucares. Se manifiesta por una coccin prolongada y por un enfriamiento lento en la misma paila de coccin.-Sangrado o sinresis. Se presenta cuando la masa solidificada suelta liquido. Generalmente es causado por acidez excesiva, concentracin deficiente, pectina en baja cantidad o por una inversin excesiva.-Estructura dbil. Es causada por un desequilibrio en la composicin de la mezcla, por la degradacin de la pectina debido a una coccin prolongada y por la ruptura de la estructura en formacin o por envasado a una temperatura demasiado baja.-Endurecimiento de la fruta. El azcar endurece la piel de la fruta poco escaldada. Esta se vuelve correosa. Tambin, la utilizacin de agua dura tiene este efecto.

B. 5Manejo de frmulas para la elaboracin de mermelada La formulacin para mermeladas vara con el tipo de fruta. La cantidad de pectina a aadir vara en funcin a la cantidad de pectina que aporta la fruta en forma natural (hay casos en los que no es necesario aadir pectina, por ejemplo en el de membrillo y nspero), Las recomendaciones para hallar una formulacin ptima son las siguientes:Para la cantidad de azcar:En principio se puede utilizar una relacin normal de azcar: fruta, es decir 50:50. Esta relacin se puede variar si se quiere disminuir costos, por ejemplo usar 60: 40 de azcar: fruta, respectivamente, pero la calidad puede verse afectada ya que la calidad de la mermelada ser mayor si se usa mayor cantidad de fruta.Para la cantidad de cido:Es recomendable regular el pH primero en 100 gramos de pulpa. Puede seguirse el siguiente procedimiento:-Preparar una solucin de cido ctrico con 50% de cido y 50% de agua destilada, esta solucin es estable.-Pesar 100 gramos de pulpa (representativa del lote).-Medir el pH inicial.-Con una pipeta de 1 ml adicionar gota a gota la solucin de cido hasta obtener el pH deseado.-Con el gasto de la solucin realizar los clculos necesarios para hallar la cantidad de cristales de cido ctrico que es necesario aadir a toda la pulpa pa regular el pH al valor deseado. Considerar que en promedio 1 ml de solucin de cido ctrico contiene 0.604 a 0.606 gramos de cristales de cido ctrico.Para la cantidad de pectina:La cantidad de pectina requerida para formar el gel depende de la calidad de la pectina. Ordinariamente, se necesita ligeramente menos de uno por ciento para formar una estructura satisfactoria.La prctica indicar la cantidad de pectina a utilizar. En el Per, se comercializa pectina de 150, lo que indicara por teora que bastara 0.66 gramos de pectina para obtener un buen gel por cada 100 gramos de azcar.Cuadro n 01: formulaciones para elaborar mermelada

Fuente: Manual de elaboracin de mermelada (Guevara P. Amrico) UNALM1. Variables:

BIBLIOGRAFIA-Bergeret, G. 1963. Conservas Vegetales. Frutas y Hortalizas. Salvat. Editores Barcelona. Espaa.-Cheftel, J. Y Cheftel, H. 1980. Introduccin a la bioqumica de los alimentos. Tomo I. Editorial Acribia. Espa.-Desrosier. 1999. Conservacin de alimentos.-Fellows, P. 1994. Tecnologa del procesado de los alimentos: Principios y prcticas.Editorial Acribia. Espaa.-Jay, J. 1994. Microbiologa de los alimentos. Editorial Acribia. Espaa.-Manual de elaboracin de frutas y hortalizas. 1996.-Southgate, D. 1992. Conservacin de frutas y hortalizas. Editorial Acribia. Zaragoza. Espaa.