Desarrollo sustentable

Elaboracin de mermelada

IntroduccinUna mermelada, corresponde a una mezcla de fruta entera, trozada o molida, con una misma cantidad de azcar (sacarosa granulada), que ha sido calentada y evaporada hasta alcanzar una concentracin de azcar equivalentes a los 66Brix. El principio bsico en la conservacin de las mermeladas es su baja actividad de agua, por su alta concentracin de azcar.La calidad de una mermelada estar siempre determinada por la calidad de la materia prima que se use, pero la fruta entera o en trozos imprimir un carcter especial al producto, por lo que siempre se considerar de una calidad superior que uno preparado con fruta palpada. Otro aspecto que resulta de importancia radical en la determinacin de la calidad de una mermelada es la presencia o ausencia de conservantes. Se supone que una mermelada que proviene de materia prima sana, bien procesada y envasada al vaco, ser un producto muy estable en el tiempo. Este producto no requerir de conservantes, pues el vaco evitar el desarrollo de hongos y levaduras en el interior del envase, y la concentracin a 65 Brix, la aparicin de bacterias. Al abrir el envase se debe asegurar su conservacin en fro (refrigerador). DesarrolloUna mermelada es un producto homogneo, es el resultado de la coccin de jugo, pulpa, fruta picada y otros ingredientes, con aroma, sabor y color tpico de la fruta cocida.Los mecanismos por los cuales se consigue la conservacin de un producto en forma de mermelada se enumeran de la siguiente forma:1.- Alto contenido de slidos solubles2.- Presin osmtica3.- pHcido.4.- Efecto del cocimientoEntre las caractersticas fsicas ms saltantes que debe tener una mermelada es su color brillante y atractivo, adems debe parecer gelificada sin mucha rigidez, sabor tpico de la fruta cocida, fcil de deslizarse a travs de superficies. Entre las caractersticas qumicas tenemos: El contenido de slidos solubles (grados Brix) debe estar entre 6568%. El pH debe estar 3.2 y 3.5.Con el objetivo de mantener estables los valores del contenido de slidos solubles, equilibrio de sacarosa azcar invertida y acidez pH de la mermelada, se hace necesario examinar todos los aspectos que puedan afectarlos. Las materias primas empleadas en la elaboracin de mermeladas son:Azcar.- El azcar juega el papel ms importante en el proceso de gelificacin cuando se combina con la pectina. Otro punto importante es el hecho que la mermelada impide la fermentacin y cristalizacin de la mermelada.Es importante saber equilibrar la cantidad de azcar ya que si se le echa poca hay ms probabilidad de que fermente y si se le echa mucha se puede cristalizar. Es preferible utilizar azcar blanca, porque permite que se mantengan las caractersticas propias del color y el sabor de la fruta. Cuando el azcar es sometida a coccin en medio cido, se produce un desdoblamiento en dos azcares (fructosa y glucosa), este proceso es esencial para la buena conservacin del producto.Agua.- Debe evitarse la coccin excesiva y adicionar nicamente la cantidad de agua absolutamente necesaria para obtener el peso final correcto. Con la finalidad de obtener una calidad uniforme, debe emplearse siempre la misma cantidad de agua.cido.- El cido ctrico es importante tanto para la gelificacin de la mermelada como para darle brillo al color de la mermelada, mejorar el sabor, ayudara a evitar la cristalizacin del azcar y prolongar su tiempo de vida til. El cido se aade antes de cocer la fruta ya que ayuda a extraer la pectina de la fruta.Pectina.- Todas las frutas contienen en las membranas de sus clulas una sustancia natural gelificante llamada pectina, la cantidad depende de la maduracin de la fruta. La fruta verde contiene la mxima cantidad de pectina y la fruta madura menos. La pectina es la sustancia que hace coagular todo el sistema agua azcar para formar el cuerpo o textura final del producto, el poder de gelificacin de una pectina se mide en el nmero de gramos de una mezcla aguaazcar de 66 grados Brix con pH 3 que puede hacer gelificar un gramo de pectina.

Fig. 1.1. Planta de produccin de mermelada

- La instrumentacin de este sub-proceso consta de los controladores de presin PIC-155, PIC-160, cuyo propsito es mantener una presin positiva de descarga en los tanques que alimentan la marmita.La primera fase de la preparacin consiste en reblandecer la fruta para poder extraer la pectina. Si se necesitan sustitutos para la pectina se utiliza la carragenina y el almidn modificado. El valor comercial de la pectina est dado por su capacidad para formar geles; la calidad de la pectina se expresa en grados. El grado de la pectina indica la cantidad de azcar que un kilo de esta pectina puede gelificar en condiciones ptimas, es decir a una concentracin de azcar de 65% y a un pH entre 33.5. Por ejemplo, si contamos con una pectina de grado 150; significa que 1 kilo de pectina podr gelificar 150 kilos de azcar.Preservantes.- Los conservantes son sustancias que se aaden a los alimentos para prevenir su deterioro, evitando de esta manera el desarrollo de microorganismos, principalmente hongos y levaduras. Los conservantes qumicos ms usados son el sorbato de potasio y el benzoato de sodio.Sorbato de potasio.- Es un polvo blanco soluble en agua, no toxico; tiene mayor espectro de accin sobre microorganismos. Su costo es aproximadamente 5 veces ms que el del benzoato de sodio.En la elaboracin de una mermelada se debe tener en cuenta ciertos puntos de importancia:1.- Debe usarse frutas frescas, maduras y consistentes, pero debe prescindirse de las frutas muy maduras. 2.- Las frutas que necesitan ablandamiento, deben hervir a fuego lento para evitar la coccin excesiva y que se queme.3.- Para que la mermelada alcance el punto de gelificacin es necesaria la presencia de pectina, cido y azcar en las proporciones correctas.4.- No debe aadirse el azcar, hasta que la pulpa este bien cocida y desecha. Despus de aadirse la mezcla debe hervir rpidamente hasta el punto de gelificacin.5.- La sobreccocin del azcar oscurece el color y altera el sabor fresco de la fruta, dando lugar a las mermeladas pegajosas.6.- Una mermelada como jarabe o muy suelta, debe ser por una baja coccin, escasez de pectina o de cido y proporcin de azcar muy elevado.7.- Las mermeladas fermentan cuando la coccin fue baja o por escasez de azcar.8.- La espuma que se forma cuando hierva la mermelada, debe retirarse al final.9.- La tapa de los envases debe ser limpiada escrupulosamente y colocada tan pronto la mermelada se haya envasado, luego almacenar en lugar seco, fresco y oscuro.Defectos en la elaboracin de la mermeladaEs evidente que la fabricacin de un producto que est sujeto a un nmero muy elevado de factores variables, tiene que estar expuesto a errores. Los siguientes factores debern, comprobarse enseguida de terminada la mermelada y son: Contenido en slidos solubles, acidez, pH, porcentaje de inversin de azcar, color y sabor. Aparte de la apreciacin del sabor y el color, que son de cierto modo de naturaleza subjetiva, los parmetros obtenidos podr, en muchos casos dar valores que servirn de gua para averiguar las fallas en la elaboracin, como:Mermelada floja o poco firmeCausas:- Coccin prolongada que origina hidrlisis de la pectina.- Acidez demasiado elevada que rompe el sistema de redes o estructura en formacin.- Acidez demasiado baja que perjudica a la capacidad de gelificacin.- Carencia de pectina en la fruta.- Elevada cantidad de azcar en relacin a la cantidad de pectina.- Un excesivo enfriamiento que origina la ruptura del gel durante el envasado.CristalizacinCausas:- Elevada cantidad de azcar.- Acidez demasiado elevada que ocasiona la alta inversin de los azcares, dando lugar a la granulacin de la mermelada.- Acidez demasiado baja que origina la cristalizacin de la sacarosa.- Exceso de coccin que da una inversin excesiva.- La permanencia de la mermelada en las pailas de coccin u ollas, despus de haberse hervido tambin da a lugar a una inversin excesiva. Cambios de colorCausas:- Coccin prolongada, da lugar a la caramelizacin del azcar.- Deficiente enfriamiento despus del envasado.- Contaminacin con metales: el estao y el hierro y sus sales pueden originar un color oscuro. Los fosfatos de magnesio y potasio, los oxalatos y otras sales de estos metales producen enturbiamiento.Crecimiento de hongos y levaduras en la superficieCausas:- Humedad excesiva en el almacenamiento.- Contaminacin anterior al cierre de los envases.- Envases poco hermticos.- Bajo contenido de slidos solubles del producto, debajo del 63%.- Contaminacin debido a la mala esterilizacin de envases y de las tapas utilizadas.- Llenado de los envases a temperatura demasiado baja, menor a 85C.- Llenado de los envases a temperatura demasiado alta, mayor a 90C.

CoccinFig. 1. 2. Coccin de la mermelada.

La coccin es la fase ms importante y delicada del proceso de fabricacin de la mermelada. Durante esta los ingredientes agregados en una secuencia adecuada son transformados en el producto final. La coccin produce los siguientes efectos:

1.- Ablandamiento de los tejidos de la fruta a fin de hacerla capaz de absorber el azcar.2.- Eliminacin por evaporacin de las eventuales trazas de productos qumicos usados para la conservacin de la pulpa como el dixido de azufre.3. Asociacin intima de los componentes.4. Transformacin de parte de la sacarosa en azcar invertido.5. Eliminacin por evaporacin del agua necesaria, hasta alcanzar un contenido de slidos solubles preestablecidos.El primer procedimiento ofrece la ventaja del fcil control de la rapidez, el segundo permite trabajar a bajas temperaturas y grandes cantidades de producto; el tercero que es el ms reciente, permite conservar casi intactaslas caractersticas organolpticas y los aromas de la fruta fresca. En caso la coccin debe ser efectuada el ms breve tiempo posible para no comprometer el xito de la elaboracin.Enfriamiento pre-envasado.El calentamiento prolongado afecta al aspecto, as como a la resistencia al almacenamiento del producto terminado. Despus de su coccin, la mermelada tiene una temperatura superior a 90C, y como la inversin de azcar est influida grandemente por la temperatura, es evidente que es necesario un sistema de enfriamiento eficiente, para controlar y comprobar la buena marcha de la elaboracin. Otro factor a considerar es el peligro de que se produzca un cambio de color a causa de la caramelizacin.Punto de gelificacinFinalmente la adicin de la pectina se realiza mezclndola con el azcar que falta aadir, evitando de esta manera la formacin de grumos. Durante esta etapa la masa debe ser removida lo menos posible. La coccin debe finalizar cuando se haya obtenido el porcentaje de slidos solubles deseados, comprendido entre 6568%. Para la determinacin del punto final de coccin se debe tomar muestras peridicas hasta alcanzar la concentracin correcta de azcar y de esta manera obtener una buena gelificacin.

Diagrama de flujo de la elaboracin de mermeladaProducto final.Secado y etiquetado.Ducha de aguaEsterilizacinSelladoVapor indirectoEnfriamientoEnvasadoTrozos de fresa deshidratada a 66 Brix.AzcarCoccin

ClculosTradicionalmente, las operaciones de las industrias qumicas y alimentarias se basaban en una simple modificacin o en aumento de las dimensiones de los aparatos utilizados por los investigadores en los laboratorios. En la actualidad, todo proceso fsico y qumico se estudia cuidadosamente en el laboratorio antes de convertirse en un proceso industrial y se desarrolla gradualmente en instalaciones piloto, no implantndose a gran escala hasta que no queda demostrada su rentabilidad. La transicin desde el laboratorio hasta la fbrica es la base de la industria, que rene en un solo proceso continuo llamado cadena o lnea de produccin las operaciones unitarias que en el laboratorio se efectan de forma independiente. Estas operaciones unitarias son las mismas sea cual fuere la naturaleza especifica del material que se procesa. Algunos ejemplos son: la deshidratacin de las materias solidas hmedas, la trituracin, pelado, el tamizado.El clculo de un proceso industrial lleva consigo tres factores de consideracin que, aunque relacionados entre s, dependen de principios tcnicos completamente diferentes. El primer factor se encuentra en la preparacin de los balances de materia y energa del proceso. El segundo es la determinacin de las caractersticas especficas de las instalaciones necesarias para cumplir su funcin. El tercero incluye los de la seleccin e aparatos y materiales, y la integracin de los diferentes medios dentro de un plan coordinado.Estos tres factores pueden designarse como problemas de procesos operaciones bsicas y problemas de clculos de planta, respectivamente. Los problemas de proceso son en su mayora qumicos, las operaciones bsicas son principalmente de tipo fsico y los problemas de clculos de planta. En el diseo de un proceso industrial estos problemas no se separan y tratan cada uno individualmente en considerar los otros. BALANCE DE MATERIA PARA JARABE A 32BRIX ETAPA DESCRIPCION DE LAS VARIABLES NOMENCLATURA VALOR CRITERIOS Kg. de azcar AZ 554,38 Kg. de agua AG 554,38 Kg. de jarabe J 1.108,75MEZCLADO Kg. de agua evaporada MAE 52,80 Kg. de jarabe final JF 1.055,95 Rendimiento esperado REM 95,24%

Tipo de energa utilizado:Energa cintica (Ec): Es la energa generada por movimiento tras nacional del sistemaEnerga Interna (U): Es la energa generada por el movimiento Rotacional y vibracional de las molculas.Balances de energa en sistemas cerrados:En un sistema cerrado, se identifican tres tipos de energa en el inicio y final del proceso, estas son: la energa potencial Ep, la energa cintica Ec y la energa interna U, los tipos de energa que se transfieren a travs de las fronteras del sistema son el calor Q y el trabajo (W), Entonces la ecuacin de balance de energa para un sistema cerrado queda de la siguiente forma:(Ec final Ec inicial) + (Ep final Ep inicial) = WConclusin:Durante la coccin, la fruta pierde agua, adquiere ms azcar y se arruga, tomando una textura y un color caractersticos, caramelo plido, no se debe permitir un oscurecimiento excesivo. En el momento del trasvase se debe tener en cuenta la cantidad de aire que se va a quedar dentro por que debido a esto, puede haber proliferacin de microorganismos. En la elaboracin de la mermelada la relacin frutaazcar es 1:1, pero se debe tener en cuenta la cantidad de azcar que tiene la fruta durante el proceso de coccin, puede ser un poco menos o ms, la cantidad de cido ctrico debe ser de 0,3 % del peso total de la fruta, este nos permite igual el pH de la coccin de la mermelada. Se recomienda el sorbato de potasio por qu no es toxico y por su bajo costo, ya que es 5 veces ms barato que el benzoato de sodio.Fuente:Guevara, A. 1993. Fabricacin de Fruta Confitada, Nctar y Fruta en almbar. Facultad de Industrias Alimentarias - TTA. UNALM. Lima - Per.Snchez, A. 1995. Estudio de Prefactibilidad para la Instalacin de una Planta Procesadora de Manzana en forma de Hojuelas y Compota. Proyecto del Ciclo Optativo de Profesionalizacin en Gestin Agrcola Empresarial.Rodrguez, J. S/A. Balance de materia y energa, consultado el 19 de marzo de 2015, disponible en, plataforma.edu.pe/mod/resource/view.php?id=134753Unidad 2. Balances de energa, consultado el 19 de marzo de 2015, disponible en, Universidad Abierta y a Distancia de Mxico.