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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA



           EXPERIENCIA DIRIGIDA EN LABORATORIO


                     PRESENTADO POR:

                    DARWIN ORTIZ LOPEZ
                      COD 71.380.565

                   NUBIA GOMEZ JIMENEZ
                      COD 42.881.908

                RAFAEL ANTONIO BARCENAS
                     COD 94.395.055

                  DIANA MARCELA FLOREZ
                     COD 1.057.305.030

              OSCAR ADOLFO BARRIENTOS MAZO
                      COD 71.757.965

            HECTOR ALBEIRO MACIAS CARTAGENA
                     COD 71.764.582

                  JUAN FERNANDO MUÑOS
                     COD 1.017.156.546




                      PRESENTADO A:
               MARY ELENA ORTEGA GONZALEZ




        UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
    ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA
                       ABRIL DE 2012


1
INTRODUCCIÓN


En el siguiente trabajo encontramos el desarrollo del laboratorio de balance de
materia y energía, se analiza temas como:

La importancia de la pera en la nutrición humana y su composición química.
Seguidamente una “Descripción del proceso de producción de la pulpa de la
pera, Uchuva, Papaya y guayaba, además del Banano”, en este proceso se hace
selección, clasificación y escaldado de la pulpa; y para el banano se realiza hasta
la Osmodeshidratacion.

Luego se describe los materiales y equipos aplicados en el proceso de escaldado,
después encontrará un “diagrama de flujo” que presenta la información de una
manera clara, ordenada y concisa, lo que favorece la comprensión del proceso en
la obtención de pulpa.

Finalmente se visualiza     las “evidencias fotográficas”, permiten recrear la
experiencia y los datos específicos tomados en el desarrollo del laboratorio de
balance de materia y energía como justificación real de la actividad.




     2
OBJETIVOS

Integrar al estudiante al proceso formativo en la tecnología e ingeniería y darle
una información muy amplia, tanto de los contenidos que ha de abordar en el
desarrollo de la carrera, como de los diversos campos en que se ha de desarrollar
el profesional.


Objetivo general de la Práctica I, Procesamiento de Frutas.
Elaborar productos a partir de frutas para desarrollar aptitudes y destrezas en la
adquisición y aplicación de conocimientos propios de la tecnología e ingeniería.


Objetivos específicos
   •   Conocer las principales características de la pera, Papaya, guayaba,
       Uchuva y Banano.
   •   Establecer producto a obtener, mermelada de pera.
   •   Establecer producto a obtener, mermelada de Guayaba.
   •   Establecer producto a obtener, mermelada de Uchuva.
   •   Establecer producto a obtener, mermelada de Papaya.
   •   Establecer producto a obtener, mermelada de Banano.
   •   Desarrollar procesos para la obtención de productos.
   •   Reconocer operaciones y procesos unitarios desarrollados en la obtención
       de producto.
   •   Elaborar diagramas de flujo.
   •   Hacer balances de materiales y de calor.
   •   Determinar costos preliminares de producción.
   •   Aplicar resultados de las experiencias a los contenidos de las materias que
       el estudiante ha tomado en el transcurso de los semestres estudiados.
   •   Realizar balances en Excel.


       3
LABORATORIO DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
                                       LA PERA
                      Su frescura y sabroso sabor hacen que sea una de las
                      frutas más consumidas. Además sus beneficios para el
                      organismo la convierten en una pieza muy adecuada para
                      ser consumida en todas las etapas de la vida.

                       Las peras son una de las tantas opciones de frutas,
                       refrescantes y nutritivas. Una pera mediana contiene unas
70 calorías, las cuales provienen en su mayoría de azúcares naturales de la fruta,
es decir, recuerda entonces que la pera constituye una fuente de energía rápida y
natural.

Otra de las características nutritivas de estas frutas es que son buena fuente de
vitamina C, aunque no llegan por sí mismas a satisfacer el requerimiento diario
aconsejado de este nutriente (habría que consumir de unas cuatro a cinco piezas
para hacerlo).

                                      Pera cruda
                            (valor nutritivo por cada 100g)

                                                                   valor energético:
 Agua: 83,71 g     restos totales: 0,33 g          fibra: 3,1 g
                                                                        58 kcal

 azúcar simple:
                     glúcidos: 15,46 g         proteínas: 0,38 g     lípidos: 0,12 g
    9,80 g

                                   Oligoelementos

potasio: 119 mg       fósforo: 11 mg               calcio: 9 mg     magnesio: 7 mg

  sodio: 1 mg         hierro: 170 µg               cobre: 82 µg       zinc: 100 µg

                                       Vitaminas

 vitamina C: 4,2                                                   vitamina B3: 157
                    vitamina B1: 12 µg        vitamina B2: 25 µg
       mg                                                                 µg

 vitamina B5: 48    vitamina B6: 28 µg         vitamina B9: 0 µg   vitamina B12: 0 µg

     4
µg

vitamina A: 23 UI        retinol: 0 µg          vitamina E: 0,12 µg     vitamina K: 4,5 µg

                                           Grasas

grasas saturadas:        grasas mono          grasas poliinsaturadas:
                                                                         colesterol: 0 mg
      6 mg            insaturadas: 26 mg              29 mg



                             1. PRIMERA EXPERIENCIA

              DESCRIPCION DE PROCESO DE PRODUCCION DE PULPA


                    SELECCIÓN, CLASIFICACION, ESCALDADO.


                     SELECCIÓN Y CLASIFICACION: en esta fase se hace
                     selección y clasificación de la pera madura y sana, apta para
                     el proceso, si existen frutos inapropiados se apartan teniendo
                     en cuenta también esta perdida.


Lavado: La pera se sumerge en agua con desinfectante, con el fin de eliminar la
mayor cantidad posible de bacterias.

Escaldado: consiste en someter la pera a un calentamiento corto y posterior
enfriamiento. Se realiza para ablandar un poco la fruta y con esto aumentar el
rendimiento de pulpa; también se reduce un poco la carga microbiana que aun
permanece sobre la pera y también se realiza para inactivar enzimas que
producen cambios indeseables de apariencia, color, aroma y sabor en la pulpa de
pera.


Despulpado: Se lleva la pera a un estado de pasta. A través
de un colador ejercemos presión sobre la pera, de esta forma
obtenemos la separación de las semillas, en este estado se
debe pesar las semillas como perdida y lo resultante de este
proceso (pasta).

ESCALDADO:

El escaldado es un tratamiento térmico corto que involucra la exposición de los
tejidos vegetales a alguna forma de calor, usualmente por exposición a vapor o
agua caliente por un tiempo predeterminado a una temperatura específica.
     5
El propósito del escaldado es preparar        los productos a un proceso de
congelación, deshidratación y elaboración de conservas.

Objetivos del escaldado:

    Limpieza del producto

    Disminución del tiempo de cocimiento del producto final.

    Inhibir las reacciones enzimáticas indeseables, por destrucción térmica de
     las enzimas responsables presentes en los vegetales que en otro caso
     darían lugar a aromas, sabores o coloraciones extrañas y causarían la
     pérdida de vitamina C; provocando un efecto adverso en la calidad y valor
     nutritivo del producto.

    Posibilitar un mejor aprovechamiento de los recipientes al disminuir el
     tamaño de la materia prima como consecuencia de la coagulación forzada
     de las proteínas y contracción por la liberación de agua.

    Reducir la carga microbiana viable, ya sean células vegetativas, levaduras
     y/o Hongos, Incremento de textura en algunas verduras, atribuido a la
     activación de la pectinmetilesterasa, que cataliza la conversión de la pectina
     en ácidos pectínicos de naturaleza iónica, que facilita su interacción con
     iones bivalentes como el calcio, que aumenta la rigidez de las estructuras

    Se da una pérdida de nutrientes, especialmente aquellos que son
     termolábiles o hidrosolubles.


Materiales y servicios requeridos


Materiales

      Pera madura, con frutos de buen tamaño.
      Desinfectante aprobado para alimentos.

Servicios

      Agua
      Energía
      Aseo
                           MATERIALES Y EQUIPOS


     6
   Pera (materia prima)
                         Agua
                         Termómetro
                         Olla para escaldar
                         Estufa de gas
                         Balanza
                         Recipientes plástico
                         Calculadora
                         Cuchillo para los cortes
                         Balanza
                         2 coladores
                          PROCEDIMIENTO LABORATORIO



  Recepción materia prima

Después de comprada la fruta, previamente seleccionada, se procede a evaluar
sus características físico-químicas como:

                              Pera de tamaño mediana
      Color: verde-Amarillo.
      Grado de madurez: apto para la elaboración
      Ph:3,7
      ºBrix:4.0
      Diámetro / promedio: 6,7.
      Altura / promedio::7.3
      Tº interna(centro) inicial de la fruta:24.2ºC


               Recepción: Se cuenta la cantidad de pera que se procesara. Esta
               operación se hace utilizando recipientes adecuados y balanzas
               calibradas y limpias.



                Selección: Se elimina las peras que no tengan el grado de
                madurez adecuado o presente pudrición o magulladuras.



                Lavado: Se lleva la pera en un recipiente grande con agua y el
                desinfectante, con el fin de eliminar la población bacteriana,


       7
utilizando 3 ml desinfectante en 3 litros de agua por un espacio de 2 minutos.


                         Escaldado: Se puso la pera en agua a 95 C durante 1 minuto,
                         para eliminar microorganismos, fijar el color y ablandar los tejidos de
                         la fruta, optimizando la extracción de la pulpa.



                        Extracción de la pulpa: se hizo con la ayuda de un colador
                        plástico, para evitar el paso de las semillas.



       Se obtuvo un total de 0,517 gramos de fruta de pera, se le retiraron la cascara y la
       fruta a cada una de las frutas donde se obtuvo un promedio de 130 gramos, 2
       gramos de lixiviado, se pesa nuevamente para un total real en la pulpa de la fruta
       fue de 385 gramos.

       Luego se lleva la pulpa de la pera al lavado, se utilizaron 3 litros de agua en la
       lavada, se procede a la desinfección utilizando 3 litros de agua por 3 ml de vinagre
       en un tiempo de 2 minutos; después se lava para retirar el desinfectante y se pesa
       nuevamente la pulpa de pera, obteniendo un:
               Peso: 0,385 gramos.
               ºBrix: 4.0
               Tº: 24.4 ºC.

                                       DIAGRAMA DE FLUJO


                                      PESAJE

                                       517 G




                         SELECCIÓN Y CLASIFICACION

                                      517 G
Perdida de:
132 grs, entre
                                                                  Tiempo de ebullición =9 minutos
cascara,
                         LIMPIEZA Y DESINFECCION
semilla y                                                         35˚C
lixiviado.                       385 gramos
                                                                  ∆T ˚ Ebullición =95.0

               8                                                  ∆T =Tf-Ti

4.4 hollejo                                                       ∆T= 95.0-26.4 =68,6˚C
ESCALDADO

        385 gramos

                             T fruta escaldado 3 minutos=3minutos

      CHOQUE TERMICO         ∆T ˚ Escaldado

                             ∆T =26.4˚ C

                             ∆T˚ escaldado=30.8˚C-21.6˚C=9.2˚C
         CONTROLES




      PELAR –DESPULPAR




        FORMULACION




          MEZCLA




      CONCENTRACCION




      CHOQUE TERMICO




          EMPAQUE




        RENDIMIENTO




    PROCEDIMIENTO PARA EL ESCALDADO


9
 OLLA
                        Diámetro 12.6 cm           Altura 16 cm




Tº inicial de la pera + el agua: 27.7ºC
Altura: 16.5 cm
r: 12.6 cm
Volumen:          = 8.229,53 cm³


                                   Tº para escaldado

Tº inicial: 27.7 ºC
Tº a 3 minutos: 35.0 ºC
Tº a 5 minutos: 74.0 ºC
Tº a 7 minutos: 85ºC
Tº a 9 minutos: 95.0ºC
Tº a 10 minutos: 97.5 ºC punto de ebullición.

tiempo
(min)                                      T (°C) VS Tiempo (min)
               T (°C)
                                                                       94.7   97.5
                                                                  85
           0       27,7                                  74

           3            35                         35
                                            27.7
           5            74
           7            85                   0     3     5        7     9     10

           9       94,7           T (°C)    27.7   35    74       85   94.7   97.5

         10        97,5


                                    ESCALDADO



   10
Se somete la pera a un proceso de escaldado con el propósito de reducir la carga
microbiana, fijar colores, aromas e inactivar las enzimas que pueden ocasionar la
aparición de sabores residuales en la pera deteriorando la buena calidad del
producto.
El proceso de escaldado se efectuó con 3lts de agua (cantidad necesaria para
cubrir el total de la fruta) a una temperatura de 95ºC por un tiempo de 1 minutos.
La temperatura interna de la pera llego a 76.2ºC, luego se retiraron las guayabas
del sistema de escaldado y se realizo un choque térmico con 7Lt de agua logrando
llegar a una Tº de 24,2ºC durante 5 minutos con el fin de reducir carga bacteriana
y disminuir la temperatura para el siguiente proceso.

                     Descripción           Símbolo        Variable
               Peso promedio de la fruta      P          517gramos

                  Cantidad de agua             W          6.41 Litros
                      utilizada

               Temperatura de agua de         T1            95 ºC
                    escaldado
                Tiempo de escaldado           t1.         5 minutos


Tabla 1. Variables de Tº, peso y tiempo



                    AGUA EN EBULLICIÓN (CALCULO PARA Tº)

∆T=        -

∆T= 97.5ºC –27.7ºC=70ºC
Tº interna de la fruta para ir a escaldado=26.9ºC


                     AGUA EN EBULLICIÓN (CALCULO PARA t)



       =2 minutos

      = 10 minutos

∆t=

∆t=10-2= 8 minutos
      11
∆t=8 minutos
                DELTA DE LA TEMPERATURA DEL ESCALDADO




                       H₂O
                         U          Y         B

                               A        A
                       G                            A



∆Tº escaldado
            = 26.9ºC

∆Tº escaldado =            -

∆Tº escaldado = 35 ºC - 26.9 ºC = 8.1ºC

NOTA: A     °Brix < Tº se le aplica a la fruta por los sólidos solubles.
                           PROCEDIMIENTO DE LA PULPA
Peso inicial fruta pera: 517 grs.
Peso de semillas: 130 grs.
Peso de la pulpa escaldada: 366 gramos
Peso despulpado: 366 gramos
Tº de la pulpa: 30.9ºC
PH: 3,7
°Bx: 4.


        JUGO DE GUAYABA- SELECCIÓN, CLASIFICACIÓN Y ESCALDADO
Objetivos.
       Reconocer equipos básicos empleados a nivel laboratorio o planta piloto
       Emplear aparatos de medición
       Realizar mediciones de variables.
       Establecer balances de materiales y de energía.
       Correlacionar las variables que intervienen en el proceso

   12
13
Equipo base de la planta piloto
Materiales y servicios requeridos
Por cada grupo de tres estudiantes
Materiales
Dos kilos de fruta ligeramente madura (Se utiliza menos cantidad alrededor de 1 libra),
con frutos de buen tamaño.
Tinsem u otro desinfectante aprobado para alimentos.

Servicios
Agua
Energía térmica (estufa a gas).
Aseo

En los laboratorios y plantas piloto ya se dispone de servicios industriales; en la casa se
habla de servicios domésticos y están restringidos a agua potable, energía eléctrica y
térmica, esta última en estufas operadas con gas propano o gas natural y en ocasiones de
estufas eléctricas.
Algunos laboratorios y plantas piloto disponen de calderas para el suministro de vapor que
provee la energía térmica requerida en algunas experiencias.
Dado el pequeño volumen de fruta a trabajar, no se justifica el poner en servicio una
caldera, de ahí el uso de otra fuente de energía térmica. En instalaciones industriales y en
procesos continuos se justifica el uso de vapor como fuente térmica para el escaldado.
Utensilios, equipos e instrumentos de medición
Para cada grupo de estudiantes.




    14
 Un (1) marmita o un (1) escaldador.
 Un (1) recipiente de plástico de cuatro litros
 Una (1) cesta o recipiente perforado (opcional)
 Un (1) termómetro hasta 150 o C
 Una (1) bolsa para escaldado, (opcional)
 Un (1) tazón mediano de plástico.
 Para el grupo en general
 Estufa degas
 Balanza

En algunas instalaciones no se dispone de una marmita o de un escaldador como tal,
pero esta operación se puede realizar en un recipiente apropiado para tener agua y ser
sometido a un calentamiento, como por ejemplo una olla.
Procedimiento
Selección y clasificación.
Efectúe pesadas de los frutos entregados al grupo, aproximadamente dos kilos. Mida el
tamaño de las frutas, en caso de no ser esféricas tome tanto el ancho como el largo.
Cuente el número de frutas dadas para la práctica.
Fruta para seleccionar




    15
Selección de la fruta
Este último dato se toma para establecer el peso promedio por fruta; a escala industrial,
salvo que se tenga un contador mecánico, es prácticamente imposible contar los frutos y
solo se toman cantidades al azar, para determinar pesos promedios.
Clasificación
Si se presenta fruta dañada, sepárela, pésela y establezca el peso de las frutas sanas.
Anote el número de frutas sanas y el número de frutas rechazadas. Determine la densidad
de la fruta.




    16
De las frutas seleccionadas, separe dos o tres, para en el plazo de una semana,
compararla con la fruta que se escalda.
Previa a esta operación, prepare el escaldador con agua de acuerdo al numeral 1.3.3.4
Una vez la fruta esta seleccionada se puede hacer o no la clasificación, y si se hace antes
o después del escaldado, dependiendo del o de los productos a obtener; para hacer jugo,
pulpa, o cualquier otro producto que requiera de trituración de la fruta no se necesita la
clasificación, para la osmodeshidratación si se requiere y se deben dejar las frutas más
grandes para este proceso.
La presente experiencia es previa a las de elaboración de pulpa y de osmodeshidratación
de tal forma que el estudiante debe establecer si la clasificación la hace antes o después
del escaldado.
Lavado.- En un recipiente apropiado aliste tres litros de agua y agregue Tinsem, o el
bactericida disponible, en proporción de acuerdo a las instrucciones de la etiqueta o a los
valores que le de el instructor.
Lave previamente las frutas colocándolas en el colador y luego bajo agua de la llave,
agítelas recogiendo en un recipiente el agua de lavado. Mida la cantidad empleada.




Desinfección.- Escurra las frutas y luego, en el colador, sumérjalas en la solución del
bactericida. Deje las frutas durante uno o dos minutos.
Enjuague. Retire las frutas de la solución y enjuáguelas con agua fría. Recoja y mida el
agua empleada en el juagado
Escaldado.- Pese el escaldador, adicione dos litros de agua fría, tome la temperatura del
agua. Coloque el recipiente tapado con el agua en la estufa, prenda la estufa, anote la
hora y lleve a ebullición. Observe periódicamente el agua para determinar el momento en
que se inicia la ebullición.




    17
Medición de temperatura del agua
Mientras se calienta el agua, para la siguiente operación, aliste en recipiente de plástico
dos litros de agua fría y mida su temperatura.




    18
Anote la hora en que se inicia la ebullición y mida la temperatura del agua hirviendo.
Escaldado en planta piloto
Coloque la fruta en la cesta perforada o en la bolsa para escaldado e introdúzcala en el
escaldador permitiendo que la fruta en la cesta o la bolsa queden cubiertas por el agua.
Deje la fruta sumergida durante tres minutos.

Choque térmico. Establezca la forma de hacer el choque térmico cuando se emplea la
cesta de fondo perforado, para que se pueda medir el agua empleada y su temperatura al
final del choque.
Al emplear la bolsa, en el recipiente plástico con agua fría coloque la bolsa con los frutos
escaldados y déjelos durante cinco minutos. Mida la temperatura del agua.
Saque la bolsa, retire los frutos, y de las frutas de todo el grupo, retire dos o tres para su
comparación con la fruta que no se escaldo.




    19
Emplee las otras frutas en las siguientes experiencias
Aseo de Equipos, Utensilios e Instrumentos.- Terminadas las operaciones, proceda a
hacer aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado.
Este aseo puede hacerse al final de la práctica o a medida que se vayan desocupando o
dejando de utilizar los elementos empleados. Igualmente haga aseo de los mesones y
sitio de trabajo.
Controles.- Se tienen muestras de dos frutas, una que ha sido escaldada y otra que no,
Es posible que se tenga una tercera muestra correspondiente a la fruta rechazada
Observe periódicamente las frutas y anote sus observaciones.
Al cabo de una semana de la experiencia, examinar cuidadosamente las frutas.
Haga pruebas organolépticas a las muestras dejadas en observación; en caso de que
alguna presente contaminación por hongos o mohos u olor no limpio o anormal, no la
deguste.
Llene el correspondiente control operacional u hoja de procesos (capítulo IV) y a partir del,
determine la relación de agua a fruta consumida en cada operación y la relación total para
esta primera experiencia en planta piloto.
Elabore el cronograma de procesos, involucrando operaciones como llenado de las
equipos con agua, cargue y vaciado de frutas, etc.
Reflexiones. Se menciona que existe una relación de agua consumida a la fruta
procesada; esta cantidad de agua se constituye en una variable dependiente de la
variable independiente, cantidad de fruta.
Evaluando el desarrollo de la experiencia se llega a establecer que existen otras variables
de importancia en aplicaciones industriales.
Preguntas que normalmente surgen en la proyección a un desarrollo industrial son cuánta
fruta o cuanto producto se piensa obtener? Y en cuánto tiempo?
Se introduce una variable importante, el flujo o cantidad de material procesado por unidad
de tiempo.
En procesos continuos se requiere conocer la variable flujo para calcular los equipos en
los cuales puede ser desarrolla la operación unitaria de selección y clasificación. En la
industria se emplean bandas transportadoras sobre las cuales van las frutas y sobre este
equipo, operarios realizan las dos operaciones.
De por sí el tiempo es una variable; al llenar las hojas de control o planillas (ver capítulo
IV) el tiempo aparece relacionado como variable, prácticamente en todas las hojas.
En ciertos procesos debe ser calculado y en otros prefijado. Para la presente experiencia
en el escaldado, la fruta se somete a un calentamiento que puede ser de dos a cuatro
minutos, no obstante a nivel industrial el tiempo debe estar perfectamente definido y para
ello debe ser calculado en función de la temperatura a la que se requiera, debe llegar la
cáscara de la fruta.
El sentido común nos indica que el tiempo de calentamiento depende del tamaño de la
fruta, luego nos encontramos con un variable tiempo que depende inicialmente de dos
variables independientes, temperatura y tamaño de la fruta.




    20
En el curso de transferencia de calor se establecerán las relaciones entre estas variables
y se podrá determinar exactamente el tiempo requerido para este proceso térmico.
En la presente experiencia se ha empleado agua potable como servicio industrial, ya que
es un elemento para realizar proceso, mas no va a hacer parte de un producto.
Se hace énfasis en la potabilidad del agua, que siempre se ha considerado un compuesto
puro pero en realidad no lo es.
El agua que se produce en los acueductos o plantas de tratamiento es una solución muy
diluida de algunos compuestos o sales minerales (ver Aplicaciones a los contenidos de las
materias, Capítulo VI,).
Los costos de tratamiento y transporte del agua en la mayoría de los casos, son altos y el
profesional esta en la obligación de optimizar tan importante recurso.
Se ha visto que se realiza un lavado luego de una desinfección, un escaldado y un
choque térmico con generación de aguas que pueden ser empleadas o bien en el mismo
proceso o en otras secciones de una planta industrial.
Se invita al estudiante a establecer dónde y en qué cantidad se pueden emplear estas
aguas ya consideradas como aguas residuales o aguas servidas.
El calor considerado como energía térmica es otro servicio industrial que proviene de
diferentes fuentes siendo las más comunes los combustibles, el vapor y la energía
eléctrica.
De los combustibles, hoy por hoy, los más usados son los llamados combustibles fósiles
como el gas natural y los derivados del petróleo; el carbón mineral se emplea
principalmente en calderas para generar vapor que a la vez se constituye en un elemento
calefactor o para generar energía eléctrica en las termoeléctricas.
El calor es una energía costosa e igualmente debe ser optimizada. En los balances de
energía (ver Unidad 3, capítulo 6, numeral 6.2. se dan los lineamientos para calcular los
consumos de calor).




    21
ELABORACIÓN DE JUGO Y PASTERIZACION
Objetivos
 Elaborar de un jugo a nivel de planta piloto.
 Establecer algunas características fisicoquímicas del jugo
 Pasterizar del jugo obtenido.
 Elaborar balance de materiales y energía.




    22
Aspectos prácticos. En el primer momento se ha elaborado un jugo que se puede llamar
casero, cuyas características se han definido de acuerdo a nuestro gusto personal. Para
la presente experiencia se debe preparar un jugo con características definidas y muy
concordantes a las que tienen los jugos que se encuentran en el mercado.
Para ello partimos de un jugo de guayaba con los siguientes parámetros.
 Acidez
 PH
 Grados Brix
 Densidad.

En la práctica, para ajustar los parámetros, se deja un margen que generalmente es un
porcentaje del valor prefijado.
En principio, una vez se haya elaborado el producto, se harán las mediciones
correspondientes y se procederá a hacer los ajustes necesarios.
Actividad de Aprendizaje. Investigue que sustancias se pueden emplear para ajustar los
parámetros anteriormente relacionados
Materiales y servicios requeridos para la práctica
Por cada grupo de tres estudiantes
 Las frutas escaldadas, obtenidas en la primera experiencia.
 Azúcar
 Agua potable, como materia prima

Servicios
 Agua
 Energía eléctrica.
 Energía térmica

Utensilios, equipos, instrumentos de medición y reactivos
Para cada grupo de tres (3) estudiantes
 Un (1) recipiente plástico mediano con su respectiva tapa.
 Un (1)macerado o una olla mediana
 Un (1) cuchillo, de cocina.
 Un (1) plato mediano de plástico
 Una (1) licuadora semiindustrial o industrial
 Un (1) cedazo, tamiz o colador con abertura mediana.
 Una (1) botella PET (de gaseosa) de 2 litros, con su respectiva tapa o garrafa de similar
volumen
 Cinco (5) botellas no retornables, de gaseosa de 250 c.c., bien limpias, con su
respectiva tapa
 Un (1) vaso de vidrio, pequeño.
 Un (1) jarro o vaso de precipitados aforado de un litro




    23
 Un (1) embudo mediano
 Un (1) recipiente mediano de plástico.
 Una (1) probeta aforada de 250 c.c

 Una(1) bureta aforada
 Un (1) soporte para bureta
 Unas (1) pinzas para bureta
 Un (1) potenciómetro o papel indicador de pH
 Un (1) termómetro hasta 150 o C
 Fenolftaleína
 Solución de NaOH 0,2 N

Para el grupo en general
 Estufa de gas
 Balanza
 Densímetro de 1 a 1,025
 Refractómetro.

Elaboración del jugo. Para la elaboración del jugo agregar agua al vaso de la licuadora.
En cantidad razonable y medida en el jarro o vaso aforado,
Obtención del jugo y tamizado
Residuos del tamizado




    24
Pesar las frutas escaldadas con las cuales va a hacer el jugo, cortarlas y llevarlas al vaso
de la licuadora. Iniciar el licuado con la velocidad baja y luego pasar a velocidad media.
No es conveniente licuar a velocidad alta ya que las semillas se romper y pueden
adicionar taninos al jugo dándole un sabor astringente.
Terminado de licuar, empleando el colador y el recipiente de plástico, filtrar el jugo;
separando las semillas y residuos de cáscaras colocarlas en el plato de plástico y
pesarlas.
Medición de la densidad




    25
Mediciones y ajustes... Sacar una muestra en la probeta y medir la densidad. Para ello
se puede colocar cuidadosamente el densímetro en la probeta vacía e irla llenando
lentamente con jugo hasta llegar a ras de la boca de la probeta. Hacer la lectura en la
línea que coincide con el nivel del jugo.
Tomar una muestra para medir los grados Brix. Igualmente medir la temperatura.
Medir el pH y acidez del jugo, (la técnica se encuentra en la Unidad IV, capitulo 8,
Pruebas de Laboratorio). Ajustar, si es el caso a los valores de norma
El jugo se envasa en las cinco botellas de 250 c.c. para hacer la práctica de pasterización.
El excedente se envasa en la botella de dos litros para su consumo en un tiempo
prudencial. Proceda a lavar el recipiente plástico para la siguiente experiencia
Pasteurización. En el macerado aliste unos seis litros de agua y proceda a calentarla, se
introducen tres botellas de jugo, dos herméticamente tapada y la otra sin tapa a la cual se
le coloca el termómetro. Debe tenerse cuidado que el agua no rebose a las botellas.
Se toman tiempos y temperaturas cada cinco minutos, desde el momento en que se
introducen las botellas al agua caliente.
Una vez se alcanza la temperatura de 70 oC en el jugo, se procede a disminuir el calor
para tratar de conservar esta temperatura durante 15 minutos al cabo de los cuales se
apaga la llama, luego se procede a tapar la botella que se empleó para medir
temperaturas.
Pasterización
Cuidadosamente se sacan las botellas y de dejan enfriar al ambiente, regularmente tome
la temperatura del jugo de la botella que se empleó para medir las temperaturas teniendo
el cuidado de no tocar la zona del termómetro que está en contacto con el jugo. Cuando
llegue a una temperatura de 40 o C, tape bien esta botella e identifíquela para posteriores
controles
Aseo de Equipos, Utensilios e Instrumentos.- Terminadas las operaciones, proceda a
hacer aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado. Este aseo puede
hacerse al final de la práctica o a medida que se vayan desocupando o dejando de utilizar
los elementos empleados.
Igualmente haga aseo de los mesones y sitio de trabajo.




    26
Controles.- El jugo se ha envasado en cinco botellas, dos de las cuales fueron
pasterizada, una tercera se calentó y enfrió como las primeras, pero estuvo durante un
buen tiempo destapada, y dos terceras botella sin pasterizar, que se toman como testigo.
Observe periódicamente las botellas y anote sus observaciones. No se debe bajo
ninguna circunstancia agitar las botellas.
Al cabo de una semana de la experiencia, destapar cuidadosamente las botellas en
especial las que no fueron pasterizadas.
Haga pruebas organolépticas del jugo; en caso de que alguno presente olor no limpio o
anormal, no la deguste.
Guarde muestras del producto para observaciones al microscopio.
Elabore el cronograma de proceso y llene la hoja de proceso. Con los datos de
temperatura y tiempo trace la curva de pasterización.
Jugo para pasterizar
Jugos sin pasterizar y pasterizados




                                OSMODESHIDRATACION
Objetivos
       Conocer los principios de la osmodeshidratación
       Realizar la osmodeshidratación.
       Establecer las características fisicoquímicas de la fruta osmodeshidratada
       Realizar Balances de calor y de energía.


Consideraciones
De acuerdo a los equipos disponibles en la planta piloto o laboratorio se tienen dos
procedimientos El primero empleará el equipo multifuncional y el segundo recipientes
apropiados para la experiencia. De acuerdo a los grupos de estudiantes que van a realizar
la práctica, se pueden realizar los dos procedimientos.
Material y servicios requeridos
Materiales
Para cada grupo de tres estudiantes
        Una libra de bananos maduros (no en exceso) de buen tamaño.
        Litro y medio de jarabe invertido de sacarosa
        Agua potable
        Papel absorbente de cocina o servilletas.
        Bolsa plástica mediana.

Servicios
       Agua
       Aseo

Equipo y elementos necesarios
      Mesa o mesón
      Equipo multifuncional o recipiente para osmodeshidratación o recipientes plásticos
      Canastilla perforada


    27
Cuchillo de cocina
       Cedazo o tamiz con abertura mediana
       Botellas PET,( de gaseosa de 2 litros)

Procedimiento
Debe recordarse que mientras un estudiante realiza la tercera experiencia, los otros dos
del grupo preparan la fruta.

Las etapas de esta práctica son exactamente iguales a las realizadas en casa teniendo
presente:
Adecuación de la fruta. Para la adecuación o arreglo de la fruta, un estudiante pela y
taja la mitad de las frutas en tanto que el otro taja la otra mitad de frutas pero con cáscara.
Se desechan las puntas. Cada porción de fruta debe ser pesada e igualmente pesar las
puntas.
Medición de los insumos. Se debe medir el jarabe que se va a emplear, igualmente
pesar las cáscaras, las puntas y las tajadas de las frutas




Osmodeshidratación del Banano. De acuerdo al equipo disponible se procede en la
forma siguiente:
Equipo multifuncional. En el recipiente de baño de maría se adiciona el jarabe, en tanto
que en la canastilla perforada se colocan las tajadas de fruta, luego se lleva la canastilla y

    28
se introduce en el baño de maría. Debe haberse pesado jarabe suficiente para cubrir muy
bien las frutas. Se tapa el baño y se deja en un sitio apropiado

Recipientes para osmodeshidratación La fruta se coloca en los recipientes de plástico,
se sumerge las frutas ya adecuadas en el jarabe manteniendo aproximadamente una
proporción de 1: 3, es decir para un kilogramo de jarabe preparado se agregan 0.330 Kg.
de guayaba. Las tajadas con cáscara se adicionan en un recipiente y las sin cáscara en
otro. Luego se tapan los recipientes y se dejan por 48 horas en osmodeshidratación a
temperatura ambiente. Es importante que la fruta quede completamente sumergida en el
jarabe.
Una alternativa es emplear una bolsa plástica resistente y en ella echar la fruta y el jarabe
para luego sacar el aire y amarrarla adecuadamente, teniendo cuidado de un lado, evitar
contaminación y de otro, hacer regueros.

Aseo de equipos y utensilios. Terminadas las operaciones anteriores, proceda a hacer
aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado. Este aseo puede hacerse al
final de la experiencia a medida que se vayan desocupando o dejando de utilizar los
elemento empleados.

Separación de la Fruta del Jarabe. Se separa el jarabe de la fruta ya sea levantando la
canastilla en el baño de maría o retirando del recipiente la fruta o por medio de un colador.
De todas formas la fruta debe quedar en el colador. En lo posible que las rodajas no
queden unas encima de las otras.
Se deja escurrir la fruta durante 5 minutos, recogiendo el jarabe escurrido se mezcla con
el que quedo en el recipiente.
Tome mediante una cuchara limpia, muestra del jarabe y pruébelo. Establezca niveles de
aroma y sabor respecto a la fruta fresca.
Una vez efectuada la medición lleve el jarabe a las botellas PET. Debe almacenarse y
mantenerse tapado en un ambiente adecuado para una utilización posterior en el
desarrollo de la experiencia No. 6 ó aplicaciones a elaboración de productos.
Mediciones en productos. Empleando los medios adecuados o usando los recipientes,
pesar tanto la fruta como el jarabe obtenidos.
Agregue a la probeta de 250 c/c suficiente jarabe para medir la densidad o los grados Brix
por medio del densímetro o de los sacarómetros. Si se dispone de refractómetro haga la
respectiva medición.
Enjuague de la Fruta. En la manipulación de la fruta se debe tener cuidado para evitar
que se deshagan y pierdan su forma.
Se enjuaga la fruta para retirar el exceso de jarabe en su superficie. Se debe verter agua
sobre los trozos de fruta que se encontraban en el colador por 20 segundos, agitando
constantemente. Se dejan los trozos durante 5 minutos en el colador para que escurra el
exceso de agua. Nuevamente pesar las tajadas

Eliminación del exceso de Agua. Sobre una bandeja, se esparcen los trozos de fruta y
con ayuda de papel absorbente se retira el exceso de agua.
Pesar de nuevo las tajadas. Las rodajas se emplean para la experiencia de secado.
Determine la humedad a dos o tres tajadas de la fruta osmodeshidratada para, con los
datos obtenidos efectuar balances de materiales.

“Se procede a ingresar al horno de secado para agilizar el proceso”


    29
30
CONCLUSIONES

 Se evidencio el trabajo colaborativo realizado por el grupo de laboratorio.
 Se realizan balance de materiales a diferentes frutas.
 Se tiene una visión diferente al realizar un proceso industrial.
 Se pone en práctica la elaboración de hojas de cálculo en Excel.
 Se realiza un informe de laboratorio con normas APA.
 Al realizar prácticas de laboratorio se puede convertir unidades pequeñas y
 comparar con procesos a gran escala.




31
BIBLIOGRAFIA


http://campus.unadvirtual.org/campus/login/index.php,
Mary Ortega González, practica presencial de laboratorio, UNAD Medellín.




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Balance de materia y energia medellin (1)

  • 1. BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA EXPERIENCIA DIRIGIDA EN LABORATORIO PRESENTADO POR: DARWIN ORTIZ LOPEZ COD 71.380.565 NUBIA GOMEZ JIMENEZ COD 42.881.908 RAFAEL ANTONIO BARCENAS COD 94.395.055 DIANA MARCELA FLOREZ COD 1.057.305.030 OSCAR ADOLFO BARRIENTOS MAZO COD 71.757.965 HECTOR ALBEIRO MACIAS CARTAGENA COD 71.764.582 JUAN FERNANDO MUÑOS COD 1.017.156.546 PRESENTADO A: MARY ELENA ORTEGA GONZALEZ UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA ABRIL DE 2012 1
  • 2. INTRODUCCIÓN En el siguiente trabajo encontramos el desarrollo del laboratorio de balance de materia y energía, se analiza temas como: La importancia de la pera en la nutrición humana y su composición química. Seguidamente una “Descripción del proceso de producción de la pulpa de la pera, Uchuva, Papaya y guayaba, además del Banano”, en este proceso se hace selección, clasificación y escaldado de la pulpa; y para el banano se realiza hasta la Osmodeshidratacion. Luego se describe los materiales y equipos aplicados en el proceso de escaldado, después encontrará un “diagrama de flujo” que presenta la información de una manera clara, ordenada y concisa, lo que favorece la comprensión del proceso en la obtención de pulpa. Finalmente se visualiza las “evidencias fotográficas”, permiten recrear la experiencia y los datos específicos tomados en el desarrollo del laboratorio de balance de materia y energía como justificación real de la actividad. 2
  • 3. OBJETIVOS Integrar al estudiante al proceso formativo en la tecnología e ingeniería y darle una información muy amplia, tanto de los contenidos que ha de abordar en el desarrollo de la carrera, como de los diversos campos en que se ha de desarrollar el profesional. Objetivo general de la Práctica I, Procesamiento de Frutas. Elaborar productos a partir de frutas para desarrollar aptitudes y destrezas en la adquisición y aplicación de conocimientos propios de la tecnología e ingeniería. Objetivos específicos • Conocer las principales características de la pera, Papaya, guayaba, Uchuva y Banano. • Establecer producto a obtener, mermelada de pera. • Establecer producto a obtener, mermelada de Guayaba. • Establecer producto a obtener, mermelada de Uchuva. • Establecer producto a obtener, mermelada de Papaya. • Establecer producto a obtener, mermelada de Banano. • Desarrollar procesos para la obtención de productos. • Reconocer operaciones y procesos unitarios desarrollados en la obtención de producto. • Elaborar diagramas de flujo. • Hacer balances de materiales y de calor. • Determinar costos preliminares de producción. • Aplicar resultados de las experiencias a los contenidos de las materias que el estudiante ha tomado en el transcurso de los semestres estudiados. • Realizar balances en Excel. 3
  • 4. LABORATORIO DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA LA PERA Su frescura y sabroso sabor hacen que sea una de las frutas más consumidas. Además sus beneficios para el organismo la convierten en una pieza muy adecuada para ser consumida en todas las etapas de la vida. Las peras son una de las tantas opciones de frutas, refrescantes y nutritivas. Una pera mediana contiene unas 70 calorías, las cuales provienen en su mayoría de azúcares naturales de la fruta, es decir, recuerda entonces que la pera constituye una fuente de energía rápida y natural. Otra de las características nutritivas de estas frutas es que son buena fuente de vitamina C, aunque no llegan por sí mismas a satisfacer el requerimiento diario aconsejado de este nutriente (habría que consumir de unas cuatro a cinco piezas para hacerlo). Pera cruda (valor nutritivo por cada 100g) valor energético: Agua: 83,71 g restos totales: 0,33 g fibra: 3,1 g 58 kcal azúcar simple: glúcidos: 15,46 g proteínas: 0,38 g lípidos: 0,12 g 9,80 g Oligoelementos potasio: 119 mg fósforo: 11 mg calcio: 9 mg magnesio: 7 mg sodio: 1 mg hierro: 170 µg cobre: 82 µg zinc: 100 µg Vitaminas vitamina C: 4,2 vitamina B3: 157 vitamina B1: 12 µg vitamina B2: 25 µg mg µg vitamina B5: 48 vitamina B6: 28 µg vitamina B9: 0 µg vitamina B12: 0 µg 4
  • 5. µg vitamina A: 23 UI retinol: 0 µg vitamina E: 0,12 µg vitamina K: 4,5 µg Grasas grasas saturadas: grasas mono grasas poliinsaturadas: colesterol: 0 mg 6 mg insaturadas: 26 mg 29 mg 1. PRIMERA EXPERIENCIA DESCRIPCION DE PROCESO DE PRODUCCION DE PULPA SELECCIÓN, CLASIFICACION, ESCALDADO. SELECCIÓN Y CLASIFICACION: en esta fase se hace selección y clasificación de la pera madura y sana, apta para el proceso, si existen frutos inapropiados se apartan teniendo en cuenta también esta perdida. Lavado: La pera se sumerge en agua con desinfectante, con el fin de eliminar la mayor cantidad posible de bacterias. Escaldado: consiste en someter la pera a un calentamiento corto y posterior enfriamiento. Se realiza para ablandar un poco la fruta y con esto aumentar el rendimiento de pulpa; también se reduce un poco la carga microbiana que aun permanece sobre la pera y también se realiza para inactivar enzimas que producen cambios indeseables de apariencia, color, aroma y sabor en la pulpa de pera. Despulpado: Se lleva la pera a un estado de pasta. A través de un colador ejercemos presión sobre la pera, de esta forma obtenemos la separación de las semillas, en este estado se debe pesar las semillas como perdida y lo resultante de este proceso (pasta). ESCALDADO: El escaldado es un tratamiento térmico corto que involucra la exposición de los tejidos vegetales a alguna forma de calor, usualmente por exposición a vapor o agua caliente por un tiempo predeterminado a una temperatura específica. 5
  • 6. El propósito del escaldado es preparar los productos a un proceso de congelación, deshidratación y elaboración de conservas. Objetivos del escaldado:  Limpieza del producto  Disminución del tiempo de cocimiento del producto final.  Inhibir las reacciones enzimáticas indeseables, por destrucción térmica de las enzimas responsables presentes en los vegetales que en otro caso darían lugar a aromas, sabores o coloraciones extrañas y causarían la pérdida de vitamina C; provocando un efecto adverso en la calidad y valor nutritivo del producto.  Posibilitar un mejor aprovechamiento de los recipientes al disminuir el tamaño de la materia prima como consecuencia de la coagulación forzada de las proteínas y contracción por la liberación de agua.  Reducir la carga microbiana viable, ya sean células vegetativas, levaduras y/o Hongos, Incremento de textura en algunas verduras, atribuido a la activación de la pectinmetilesterasa, que cataliza la conversión de la pectina en ácidos pectínicos de naturaleza iónica, que facilita su interacción con iones bivalentes como el calcio, que aumenta la rigidez de las estructuras  Se da una pérdida de nutrientes, especialmente aquellos que son termolábiles o hidrosolubles. Materiales y servicios requeridos Materiales Pera madura, con frutos de buen tamaño. Desinfectante aprobado para alimentos. Servicios Agua Energía Aseo MATERIALES Y EQUIPOS 6
  • 7. Pera (materia prima)  Agua  Termómetro  Olla para escaldar  Estufa de gas  Balanza  Recipientes plástico  Calculadora  Cuchillo para los cortes  Balanza  2 coladores PROCEDIMIENTO LABORATORIO  Recepción materia prima Después de comprada la fruta, previamente seleccionada, se procede a evaluar sus características físico-químicas como: Pera de tamaño mediana  Color: verde-Amarillo.  Grado de madurez: apto para la elaboración  Ph:3,7  ºBrix:4.0  Diámetro / promedio: 6,7.  Altura / promedio::7.3  Tº interna(centro) inicial de la fruta:24.2ºC Recepción: Se cuenta la cantidad de pera que se procesara. Esta operación se hace utilizando recipientes adecuados y balanzas calibradas y limpias. Selección: Se elimina las peras que no tengan el grado de madurez adecuado o presente pudrición o magulladuras. Lavado: Se lleva la pera en un recipiente grande con agua y el desinfectante, con el fin de eliminar la población bacteriana, 7
  • 8. utilizando 3 ml desinfectante en 3 litros de agua por un espacio de 2 minutos. Escaldado: Se puso la pera en agua a 95 C durante 1 minuto, para eliminar microorganismos, fijar el color y ablandar los tejidos de la fruta, optimizando la extracción de la pulpa. Extracción de la pulpa: se hizo con la ayuda de un colador plástico, para evitar el paso de las semillas. Se obtuvo un total de 0,517 gramos de fruta de pera, se le retiraron la cascara y la fruta a cada una de las frutas donde se obtuvo un promedio de 130 gramos, 2 gramos de lixiviado, se pesa nuevamente para un total real en la pulpa de la fruta fue de 385 gramos. Luego se lleva la pulpa de la pera al lavado, se utilizaron 3 litros de agua en la lavada, se procede a la desinfección utilizando 3 litros de agua por 3 ml de vinagre en un tiempo de 2 minutos; después se lava para retirar el desinfectante y se pesa nuevamente la pulpa de pera, obteniendo un:  Peso: 0,385 gramos.  ºBrix: 4.0  Tº: 24.4 ºC. DIAGRAMA DE FLUJO PESAJE 517 G SELECCIÓN Y CLASIFICACION 517 G Perdida de: 132 grs, entre Tiempo de ebullición =9 minutos cascara, LIMPIEZA Y DESINFECCION semilla y 35˚C lixiviado. 385 gramos ∆T ˚ Ebullición =95.0 8 ∆T =Tf-Ti 4.4 hollejo ∆T= 95.0-26.4 =68,6˚C
  • 9. ESCALDADO 385 gramos T fruta escaldado 3 minutos=3minutos CHOQUE TERMICO ∆T ˚ Escaldado ∆T =26.4˚ C ∆T˚ escaldado=30.8˚C-21.6˚C=9.2˚C CONTROLES PELAR –DESPULPAR FORMULACION MEZCLA CONCENTRACCION CHOQUE TERMICO EMPAQUE RENDIMIENTO PROCEDIMIENTO PARA EL ESCALDADO 9
  • 10.  OLLA Diámetro 12.6 cm Altura 16 cm Tº inicial de la pera + el agua: 27.7ºC Altura: 16.5 cm r: 12.6 cm Volumen: = 8.229,53 cm³ Tº para escaldado Tº inicial: 27.7 ºC Tº a 3 minutos: 35.0 ºC Tº a 5 minutos: 74.0 ºC Tº a 7 minutos: 85ºC Tº a 9 minutos: 95.0ºC Tº a 10 minutos: 97.5 ºC punto de ebullición. tiempo (min) T (°C) VS Tiempo (min) T (°C) 94.7 97.5 85 0 27,7 74 3 35 35 27.7 5 74 7 85 0 3 5 7 9 10 9 94,7 T (°C) 27.7 35 74 85 94.7 97.5 10 97,5 ESCALDADO 10
  • 11. Se somete la pera a un proceso de escaldado con el propósito de reducir la carga microbiana, fijar colores, aromas e inactivar las enzimas que pueden ocasionar la aparición de sabores residuales en la pera deteriorando la buena calidad del producto. El proceso de escaldado se efectuó con 3lts de agua (cantidad necesaria para cubrir el total de la fruta) a una temperatura de 95ºC por un tiempo de 1 minutos. La temperatura interna de la pera llego a 76.2ºC, luego se retiraron las guayabas del sistema de escaldado y se realizo un choque térmico con 7Lt de agua logrando llegar a una Tº de 24,2ºC durante 5 minutos con el fin de reducir carga bacteriana y disminuir la temperatura para el siguiente proceso. Descripción Símbolo Variable Peso promedio de la fruta P 517gramos Cantidad de agua W 6.41 Litros utilizada Temperatura de agua de T1 95 ºC escaldado Tiempo de escaldado t1. 5 minutos Tabla 1. Variables de Tº, peso y tiempo AGUA EN EBULLICIÓN (CALCULO PARA Tº) ∆T= - ∆T= 97.5ºC –27.7ºC=70ºC Tº interna de la fruta para ir a escaldado=26.9ºC AGUA EN EBULLICIÓN (CALCULO PARA t) =2 minutos = 10 minutos ∆t= ∆t=10-2= 8 minutos 11
  • 12. ∆t=8 minutos DELTA DE LA TEMPERATURA DEL ESCALDADO H₂O U Y B A A G A ∆Tº escaldado = 26.9ºC ∆Tº escaldado = - ∆Tº escaldado = 35 ºC - 26.9 ºC = 8.1ºC NOTA: A °Brix < Tº se le aplica a la fruta por los sólidos solubles. PROCEDIMIENTO DE LA PULPA Peso inicial fruta pera: 517 grs. Peso de semillas: 130 grs. Peso de la pulpa escaldada: 366 gramos Peso despulpado: 366 gramos Tº de la pulpa: 30.9ºC PH: 3,7 °Bx: 4. JUGO DE GUAYABA- SELECCIÓN, CLASIFICACIÓN Y ESCALDADO Objetivos. Reconocer equipos básicos empleados a nivel laboratorio o planta piloto Emplear aparatos de medición Realizar mediciones de variables. Establecer balances de materiales y de energía. Correlacionar las variables que intervienen en el proceso 12
  • 13. 13
  • 14. Equipo base de la planta piloto Materiales y servicios requeridos Por cada grupo de tres estudiantes Materiales Dos kilos de fruta ligeramente madura (Se utiliza menos cantidad alrededor de 1 libra), con frutos de buen tamaño. Tinsem u otro desinfectante aprobado para alimentos. Servicios Agua Energía térmica (estufa a gas). Aseo En los laboratorios y plantas piloto ya se dispone de servicios industriales; en la casa se habla de servicios domésticos y están restringidos a agua potable, energía eléctrica y térmica, esta última en estufas operadas con gas propano o gas natural y en ocasiones de estufas eléctricas. Algunos laboratorios y plantas piloto disponen de calderas para el suministro de vapor que provee la energía térmica requerida en algunas experiencias. Dado el pequeño volumen de fruta a trabajar, no se justifica el poner en servicio una caldera, de ahí el uso de otra fuente de energía térmica. En instalaciones industriales y en procesos continuos se justifica el uso de vapor como fuente térmica para el escaldado. Utensilios, equipos e instrumentos de medición Para cada grupo de estudiantes. 14
  • 15.  Un (1) marmita o un (1) escaldador.  Un (1) recipiente de plástico de cuatro litros  Una (1) cesta o recipiente perforado (opcional)  Un (1) termómetro hasta 150 o C  Una (1) bolsa para escaldado, (opcional)  Un (1) tazón mediano de plástico.  Para el grupo en general  Estufa degas  Balanza En algunas instalaciones no se dispone de una marmita o de un escaldador como tal, pero esta operación se puede realizar en un recipiente apropiado para tener agua y ser sometido a un calentamiento, como por ejemplo una olla. Procedimiento Selección y clasificación. Efectúe pesadas de los frutos entregados al grupo, aproximadamente dos kilos. Mida el tamaño de las frutas, en caso de no ser esféricas tome tanto el ancho como el largo. Cuente el número de frutas dadas para la práctica. Fruta para seleccionar 15
  • 16. Selección de la fruta Este último dato se toma para establecer el peso promedio por fruta; a escala industrial, salvo que se tenga un contador mecánico, es prácticamente imposible contar los frutos y solo se toman cantidades al azar, para determinar pesos promedios. Clasificación Si se presenta fruta dañada, sepárela, pésela y establezca el peso de las frutas sanas. Anote el número de frutas sanas y el número de frutas rechazadas. Determine la densidad de la fruta. 16
  • 17. De las frutas seleccionadas, separe dos o tres, para en el plazo de una semana, compararla con la fruta que se escalda. Previa a esta operación, prepare el escaldador con agua de acuerdo al numeral 1.3.3.4 Una vez la fruta esta seleccionada se puede hacer o no la clasificación, y si se hace antes o después del escaldado, dependiendo del o de los productos a obtener; para hacer jugo, pulpa, o cualquier otro producto que requiera de trituración de la fruta no se necesita la clasificación, para la osmodeshidratación si se requiere y se deben dejar las frutas más grandes para este proceso. La presente experiencia es previa a las de elaboración de pulpa y de osmodeshidratación de tal forma que el estudiante debe establecer si la clasificación la hace antes o después del escaldado. Lavado.- En un recipiente apropiado aliste tres litros de agua y agregue Tinsem, o el bactericida disponible, en proporción de acuerdo a las instrucciones de la etiqueta o a los valores que le de el instructor. Lave previamente las frutas colocándolas en el colador y luego bajo agua de la llave, agítelas recogiendo en un recipiente el agua de lavado. Mida la cantidad empleada. Desinfección.- Escurra las frutas y luego, en el colador, sumérjalas en la solución del bactericida. Deje las frutas durante uno o dos minutos. Enjuague. Retire las frutas de la solución y enjuáguelas con agua fría. Recoja y mida el agua empleada en el juagado Escaldado.- Pese el escaldador, adicione dos litros de agua fría, tome la temperatura del agua. Coloque el recipiente tapado con el agua en la estufa, prenda la estufa, anote la hora y lleve a ebullición. Observe periódicamente el agua para determinar el momento en que se inicia la ebullición. 17
  • 18. Medición de temperatura del agua Mientras se calienta el agua, para la siguiente operación, aliste en recipiente de plástico dos litros de agua fría y mida su temperatura. 18
  • 19. Anote la hora en que se inicia la ebullición y mida la temperatura del agua hirviendo. Escaldado en planta piloto Coloque la fruta en la cesta perforada o en la bolsa para escaldado e introdúzcala en el escaldador permitiendo que la fruta en la cesta o la bolsa queden cubiertas por el agua. Deje la fruta sumergida durante tres minutos. Choque térmico. Establezca la forma de hacer el choque térmico cuando se emplea la cesta de fondo perforado, para que se pueda medir el agua empleada y su temperatura al final del choque. Al emplear la bolsa, en el recipiente plástico con agua fría coloque la bolsa con los frutos escaldados y déjelos durante cinco minutos. Mida la temperatura del agua. Saque la bolsa, retire los frutos, y de las frutas de todo el grupo, retire dos o tres para su comparación con la fruta que no se escaldo. 19
  • 20. Emplee las otras frutas en las siguientes experiencias Aseo de Equipos, Utensilios e Instrumentos.- Terminadas las operaciones, proceda a hacer aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado. Este aseo puede hacerse al final de la práctica o a medida que se vayan desocupando o dejando de utilizar los elementos empleados. Igualmente haga aseo de los mesones y sitio de trabajo. Controles.- Se tienen muestras de dos frutas, una que ha sido escaldada y otra que no, Es posible que se tenga una tercera muestra correspondiente a la fruta rechazada Observe periódicamente las frutas y anote sus observaciones. Al cabo de una semana de la experiencia, examinar cuidadosamente las frutas. Haga pruebas organolépticas a las muestras dejadas en observación; en caso de que alguna presente contaminación por hongos o mohos u olor no limpio o anormal, no la deguste. Llene el correspondiente control operacional u hoja de procesos (capítulo IV) y a partir del, determine la relación de agua a fruta consumida en cada operación y la relación total para esta primera experiencia en planta piloto. Elabore el cronograma de procesos, involucrando operaciones como llenado de las equipos con agua, cargue y vaciado de frutas, etc. Reflexiones. Se menciona que existe una relación de agua consumida a la fruta procesada; esta cantidad de agua se constituye en una variable dependiente de la variable independiente, cantidad de fruta. Evaluando el desarrollo de la experiencia se llega a establecer que existen otras variables de importancia en aplicaciones industriales. Preguntas que normalmente surgen en la proyección a un desarrollo industrial son cuánta fruta o cuanto producto se piensa obtener? Y en cuánto tiempo? Se introduce una variable importante, el flujo o cantidad de material procesado por unidad de tiempo. En procesos continuos se requiere conocer la variable flujo para calcular los equipos en los cuales puede ser desarrolla la operación unitaria de selección y clasificación. En la industria se emplean bandas transportadoras sobre las cuales van las frutas y sobre este equipo, operarios realizan las dos operaciones. De por sí el tiempo es una variable; al llenar las hojas de control o planillas (ver capítulo IV) el tiempo aparece relacionado como variable, prácticamente en todas las hojas. En ciertos procesos debe ser calculado y en otros prefijado. Para la presente experiencia en el escaldado, la fruta se somete a un calentamiento que puede ser de dos a cuatro minutos, no obstante a nivel industrial el tiempo debe estar perfectamente definido y para ello debe ser calculado en función de la temperatura a la que se requiera, debe llegar la cáscara de la fruta. El sentido común nos indica que el tiempo de calentamiento depende del tamaño de la fruta, luego nos encontramos con un variable tiempo que depende inicialmente de dos variables independientes, temperatura y tamaño de la fruta. 20
  • 21. En el curso de transferencia de calor se establecerán las relaciones entre estas variables y se podrá determinar exactamente el tiempo requerido para este proceso térmico. En la presente experiencia se ha empleado agua potable como servicio industrial, ya que es un elemento para realizar proceso, mas no va a hacer parte de un producto. Se hace énfasis en la potabilidad del agua, que siempre se ha considerado un compuesto puro pero en realidad no lo es. El agua que se produce en los acueductos o plantas de tratamiento es una solución muy diluida de algunos compuestos o sales minerales (ver Aplicaciones a los contenidos de las materias, Capítulo VI,). Los costos de tratamiento y transporte del agua en la mayoría de los casos, son altos y el profesional esta en la obligación de optimizar tan importante recurso. Se ha visto que se realiza un lavado luego de una desinfección, un escaldado y un choque térmico con generación de aguas que pueden ser empleadas o bien en el mismo proceso o en otras secciones de una planta industrial. Se invita al estudiante a establecer dónde y en qué cantidad se pueden emplear estas aguas ya consideradas como aguas residuales o aguas servidas. El calor considerado como energía térmica es otro servicio industrial que proviene de diferentes fuentes siendo las más comunes los combustibles, el vapor y la energía eléctrica. De los combustibles, hoy por hoy, los más usados son los llamados combustibles fósiles como el gas natural y los derivados del petróleo; el carbón mineral se emplea principalmente en calderas para generar vapor que a la vez se constituye en un elemento calefactor o para generar energía eléctrica en las termoeléctricas. El calor es una energía costosa e igualmente debe ser optimizada. En los balances de energía (ver Unidad 3, capítulo 6, numeral 6.2. se dan los lineamientos para calcular los consumos de calor). 21
  • 22. ELABORACIÓN DE JUGO Y PASTERIZACION Objetivos  Elaborar de un jugo a nivel de planta piloto.  Establecer algunas características fisicoquímicas del jugo  Pasterizar del jugo obtenido.  Elaborar balance de materiales y energía. 22
  • 23. Aspectos prácticos. En el primer momento se ha elaborado un jugo que se puede llamar casero, cuyas características se han definido de acuerdo a nuestro gusto personal. Para la presente experiencia se debe preparar un jugo con características definidas y muy concordantes a las que tienen los jugos que se encuentran en el mercado. Para ello partimos de un jugo de guayaba con los siguientes parámetros.  Acidez  PH  Grados Brix  Densidad. En la práctica, para ajustar los parámetros, se deja un margen que generalmente es un porcentaje del valor prefijado. En principio, una vez se haya elaborado el producto, se harán las mediciones correspondientes y se procederá a hacer los ajustes necesarios. Actividad de Aprendizaje. Investigue que sustancias se pueden emplear para ajustar los parámetros anteriormente relacionados Materiales y servicios requeridos para la práctica Por cada grupo de tres estudiantes  Las frutas escaldadas, obtenidas en la primera experiencia.  Azúcar  Agua potable, como materia prima Servicios  Agua  Energía eléctrica.  Energía térmica Utensilios, equipos, instrumentos de medición y reactivos Para cada grupo de tres (3) estudiantes  Un (1) recipiente plástico mediano con su respectiva tapa.  Un (1)macerado o una olla mediana  Un (1) cuchillo, de cocina.  Un (1) plato mediano de plástico  Una (1) licuadora semiindustrial o industrial  Un (1) cedazo, tamiz o colador con abertura mediana.  Una (1) botella PET (de gaseosa) de 2 litros, con su respectiva tapa o garrafa de similar volumen  Cinco (5) botellas no retornables, de gaseosa de 250 c.c., bien limpias, con su respectiva tapa  Un (1) vaso de vidrio, pequeño.  Un (1) jarro o vaso de precipitados aforado de un litro 23
  • 24.  Un (1) embudo mediano  Un (1) recipiente mediano de plástico.  Una (1) probeta aforada de 250 c.c  Una(1) bureta aforada  Un (1) soporte para bureta  Unas (1) pinzas para bureta  Un (1) potenciómetro o papel indicador de pH  Un (1) termómetro hasta 150 o C  Fenolftaleína  Solución de NaOH 0,2 N Para el grupo en general  Estufa de gas  Balanza  Densímetro de 1 a 1,025  Refractómetro. Elaboración del jugo. Para la elaboración del jugo agregar agua al vaso de la licuadora. En cantidad razonable y medida en el jarro o vaso aforado, Obtención del jugo y tamizado Residuos del tamizado 24
  • 25. Pesar las frutas escaldadas con las cuales va a hacer el jugo, cortarlas y llevarlas al vaso de la licuadora. Iniciar el licuado con la velocidad baja y luego pasar a velocidad media. No es conveniente licuar a velocidad alta ya que las semillas se romper y pueden adicionar taninos al jugo dándole un sabor astringente. Terminado de licuar, empleando el colador y el recipiente de plástico, filtrar el jugo; separando las semillas y residuos de cáscaras colocarlas en el plato de plástico y pesarlas. Medición de la densidad 25
  • 26. Mediciones y ajustes... Sacar una muestra en la probeta y medir la densidad. Para ello se puede colocar cuidadosamente el densímetro en la probeta vacía e irla llenando lentamente con jugo hasta llegar a ras de la boca de la probeta. Hacer la lectura en la línea que coincide con el nivel del jugo. Tomar una muestra para medir los grados Brix. Igualmente medir la temperatura. Medir el pH y acidez del jugo, (la técnica se encuentra en la Unidad IV, capitulo 8, Pruebas de Laboratorio). Ajustar, si es el caso a los valores de norma El jugo se envasa en las cinco botellas de 250 c.c. para hacer la práctica de pasterización. El excedente se envasa en la botella de dos litros para su consumo en un tiempo prudencial. Proceda a lavar el recipiente plástico para la siguiente experiencia Pasteurización. En el macerado aliste unos seis litros de agua y proceda a calentarla, se introducen tres botellas de jugo, dos herméticamente tapada y la otra sin tapa a la cual se le coloca el termómetro. Debe tenerse cuidado que el agua no rebose a las botellas. Se toman tiempos y temperaturas cada cinco minutos, desde el momento en que se introducen las botellas al agua caliente. Una vez se alcanza la temperatura de 70 oC en el jugo, se procede a disminuir el calor para tratar de conservar esta temperatura durante 15 minutos al cabo de los cuales se apaga la llama, luego se procede a tapar la botella que se empleó para medir temperaturas. Pasterización Cuidadosamente se sacan las botellas y de dejan enfriar al ambiente, regularmente tome la temperatura del jugo de la botella que se empleó para medir las temperaturas teniendo el cuidado de no tocar la zona del termómetro que está en contacto con el jugo. Cuando llegue a una temperatura de 40 o C, tape bien esta botella e identifíquela para posteriores controles Aseo de Equipos, Utensilios e Instrumentos.- Terminadas las operaciones, proceda a hacer aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado. Este aseo puede hacerse al final de la práctica o a medida que se vayan desocupando o dejando de utilizar los elementos empleados. Igualmente haga aseo de los mesones y sitio de trabajo. 26
  • 27. Controles.- El jugo se ha envasado en cinco botellas, dos de las cuales fueron pasterizada, una tercera se calentó y enfrió como las primeras, pero estuvo durante un buen tiempo destapada, y dos terceras botella sin pasterizar, que se toman como testigo. Observe periódicamente las botellas y anote sus observaciones. No se debe bajo ninguna circunstancia agitar las botellas. Al cabo de una semana de la experiencia, destapar cuidadosamente las botellas en especial las que no fueron pasterizadas. Haga pruebas organolépticas del jugo; en caso de que alguno presente olor no limpio o anormal, no la deguste. Guarde muestras del producto para observaciones al microscopio. Elabore el cronograma de proceso y llene la hoja de proceso. Con los datos de temperatura y tiempo trace la curva de pasterización. Jugo para pasterizar Jugos sin pasterizar y pasterizados OSMODESHIDRATACION Objetivos Conocer los principios de la osmodeshidratación Realizar la osmodeshidratación. Establecer las características fisicoquímicas de la fruta osmodeshidratada Realizar Balances de calor y de energía. Consideraciones De acuerdo a los equipos disponibles en la planta piloto o laboratorio se tienen dos procedimientos El primero empleará el equipo multifuncional y el segundo recipientes apropiados para la experiencia. De acuerdo a los grupos de estudiantes que van a realizar la práctica, se pueden realizar los dos procedimientos. Material y servicios requeridos Materiales Para cada grupo de tres estudiantes Una libra de bananos maduros (no en exceso) de buen tamaño. Litro y medio de jarabe invertido de sacarosa Agua potable Papel absorbente de cocina o servilletas. Bolsa plástica mediana. Servicios Agua Aseo Equipo y elementos necesarios Mesa o mesón Equipo multifuncional o recipiente para osmodeshidratación o recipientes plásticos Canastilla perforada 27
  • 28. Cuchillo de cocina Cedazo o tamiz con abertura mediana Botellas PET,( de gaseosa de 2 litros) Procedimiento Debe recordarse que mientras un estudiante realiza la tercera experiencia, los otros dos del grupo preparan la fruta. Las etapas de esta práctica son exactamente iguales a las realizadas en casa teniendo presente: Adecuación de la fruta. Para la adecuación o arreglo de la fruta, un estudiante pela y taja la mitad de las frutas en tanto que el otro taja la otra mitad de frutas pero con cáscara. Se desechan las puntas. Cada porción de fruta debe ser pesada e igualmente pesar las puntas. Medición de los insumos. Se debe medir el jarabe que se va a emplear, igualmente pesar las cáscaras, las puntas y las tajadas de las frutas Osmodeshidratación del Banano. De acuerdo al equipo disponible se procede en la forma siguiente: Equipo multifuncional. En el recipiente de baño de maría se adiciona el jarabe, en tanto que en la canastilla perforada se colocan las tajadas de fruta, luego se lleva la canastilla y 28
  • 29. se introduce en el baño de maría. Debe haberse pesado jarabe suficiente para cubrir muy bien las frutas. Se tapa el baño y se deja en un sitio apropiado Recipientes para osmodeshidratación La fruta se coloca en los recipientes de plástico, se sumerge las frutas ya adecuadas en el jarabe manteniendo aproximadamente una proporción de 1: 3, es decir para un kilogramo de jarabe preparado se agregan 0.330 Kg. de guayaba. Las tajadas con cáscara se adicionan en un recipiente y las sin cáscara en otro. Luego se tapan los recipientes y se dejan por 48 horas en osmodeshidratación a temperatura ambiente. Es importante que la fruta quede completamente sumergida en el jarabe. Una alternativa es emplear una bolsa plástica resistente y en ella echar la fruta y el jarabe para luego sacar el aire y amarrarla adecuadamente, teniendo cuidado de un lado, evitar contaminación y de otro, hacer regueros. Aseo de equipos y utensilios. Terminadas las operaciones anteriores, proceda a hacer aseo minucioso de todos los utensilios y equipo empleado. Este aseo puede hacerse al final de la experiencia a medida que se vayan desocupando o dejando de utilizar los elemento empleados. Separación de la Fruta del Jarabe. Se separa el jarabe de la fruta ya sea levantando la canastilla en el baño de maría o retirando del recipiente la fruta o por medio de un colador. De todas formas la fruta debe quedar en el colador. En lo posible que las rodajas no queden unas encima de las otras. Se deja escurrir la fruta durante 5 minutos, recogiendo el jarabe escurrido se mezcla con el que quedo en el recipiente. Tome mediante una cuchara limpia, muestra del jarabe y pruébelo. Establezca niveles de aroma y sabor respecto a la fruta fresca. Una vez efectuada la medición lleve el jarabe a las botellas PET. Debe almacenarse y mantenerse tapado en un ambiente adecuado para una utilización posterior en el desarrollo de la experiencia No. 6 ó aplicaciones a elaboración de productos. Mediciones en productos. Empleando los medios adecuados o usando los recipientes, pesar tanto la fruta como el jarabe obtenidos. Agregue a la probeta de 250 c/c suficiente jarabe para medir la densidad o los grados Brix por medio del densímetro o de los sacarómetros. Si se dispone de refractómetro haga la respectiva medición. Enjuague de la Fruta. En la manipulación de la fruta se debe tener cuidado para evitar que se deshagan y pierdan su forma. Se enjuaga la fruta para retirar el exceso de jarabe en su superficie. Se debe verter agua sobre los trozos de fruta que se encontraban en el colador por 20 segundos, agitando constantemente. Se dejan los trozos durante 5 minutos en el colador para que escurra el exceso de agua. Nuevamente pesar las tajadas Eliminación del exceso de Agua. Sobre una bandeja, se esparcen los trozos de fruta y con ayuda de papel absorbente se retira el exceso de agua. Pesar de nuevo las tajadas. Las rodajas se emplean para la experiencia de secado. Determine la humedad a dos o tres tajadas de la fruta osmodeshidratada para, con los datos obtenidos efectuar balances de materiales. “Se procede a ingresar al horno de secado para agilizar el proceso” 29
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  • 31. CONCLUSIONES Se evidencio el trabajo colaborativo realizado por el grupo de laboratorio. Se realizan balance de materiales a diferentes frutas. Se tiene una visión diferente al realizar un proceso industrial. Se pone en práctica la elaboración de hojas de cálculo en Excel. Se realiza un informe de laboratorio con normas APA. Al realizar prácticas de laboratorio se puede convertir unidades pequeñas y comparar con procesos a gran escala. 31
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