BALANCE DE MATERIA APLICADO A LA PREPARACIÓN DE JUGO Y NÉCTAR DE NARANJA Mónica Olarte 1,2, Laura Ortiz1,3 1 Estudiantes de sexto semestre de nutrición y dietética. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá, Colombia. 2 olarte.monica@javeriana.edu.co 3lortiza@javeriana.edu.co OBJETIVOS DEL LABORATORIO: Objetivo general Identificar los usos del balance de materia en la industria del procesamiento de alimentos. Objetivos específicos: Calcular todas las corrientes entrantes y salientes del balance de materia. Resolver un balance de materia con los datos empíricos de la elaboración de un jugo y un néctar de naranja. Demostrar las ventajas de utilizar el balance de materia en la industria de alimentos con el fin de evitar desperdicios. MATERIALES Tabla #1: Equipo de laboratorio y utensilios - Equipo / utensilio Unidad de medida – capacidad Balanza digital de cocina Gramos – capacidad 5000g Refractómetro óptico °Brix Exprimidor de naranjas Capacidad 500 ml de jugo de naranja Alimentos Naranjas frescas Azúcar blanca DATOS DE LABORATORIO Tabla # 2: Distribución de las muestras por grupos de trabajo GRUPO PESO DE LA MUESTRA (Naranja) (g) PESO DE LAS CASACARAS (g) PESO JUGO NARANJA (g) °Brix Jugo de naranja Azúcar utilizado (g) °Brix néctar de naranja 1 1645 835 750 8,0 75,0 19 2 1666 884 733 7,5 62,5 19,5 3 1658 896 721 7,8 76,0 19,5 4 1615 859 757 7,0 81,3 19,5 5 1731 877 795 7,7 77,0 19 6 1497 850 622 7,0 81,0 19 7 1683 706 748 7,8 76,3 19 75,6 19,2 PROMEDIO 1642,1 843,9 732,3 7,5 Fuente: laboratorio de tecnología de alimentos, viernes 8 a 11, 2016-30 Riboflavina (mg) 0,06 0,02 Ácido ascórbico (mg) 0 Tiamina (mg) Vitamina A (UI) Hierro (mg) Fósforo (mg) Calcio (mg) Cenizas (g) Fibra (g) CHO’S (g) Grasa (g) Proteína (g) Agua (g) Naranja 100 25 92,3 0,4 0,0 6,9 0,0 0,4 10 15 0,3 Fuente: Tabla de composición de alimentos colombianos icbf,1996 Niacina (mg) 196 Alimento Energía (kcal) Código alimento Cantidad (g) Tabla # 3 : Composición de la naranja en 100g del alimento 0,2 50 PROCEDIMEINTO: RESUTADOS : Tabla # 4: % Rendimiento para cada grupo y componente del balance de materia GRUPO % Rendimiento jugo % Rendimiento residuos 1 46% 51% 2 44% 53% 3 43% 54% 4 47% 53% 5 46% 51% 6 42% 57% 7 44% 42% PROMEDIO 45% 51% DESVIACIÓN 0,0020 0,0132 Fuente: laboratorio de tecnología de alimentos, viernes 8 a 11, 2016-30 Diagrama # 1: Balance de materia Azúcar 62,5 g Residuos Residuos Naranjas Exprimidor Jugo de naranja 7,5 º brix 733g Mezclador Néctar de naranja 20º brix 462,5 g Jugo de naranja 333g Fuente: laboratorio de tecnología de alimentos, viernes 8 a 11, 2016-30 Balance global 1: MN (masa naranja) – MR (masa residuos) = MJN (masa jugo de naranja) + MA (masa acumulo) 1666 kg – 884 kg = 733 kg + MA MA = 49 Kg ----- Masa de las acumulaciones (perdidas) Balance global 2: MJN (masa jugo naranja) + MA (masa azúcar) = MN (masa néctar) + MJS (masa jugo no utlizado ) 733 g+ MA = MN + 333g Solidos (733*0,075) + MA = MN *0,20+ (333 *0,075) 54,98 + MA = 0,20MN + 24,98 MA = 0,20MN - 30 REEMPLAZO 733g + (0,20MN -30) = MN +333g 703g +0,20 MN = MN + 333g 370g = 0,80 MN MN = 462,5 g MA = 0,20 (462,5) -30 = 92,5- 30= 62,5 g----- Azúcar utilizado para llegar a 20º Brix En el laboratorio obtuvimos un néctar con unos grados brix de 19, 5º entonces debemos calcular la cantidad de azúcar que no se solubilizo (azúcar perdida) Diagrama # 2: Balance de materia mezcla Azúcar 62,5 Jugo de naranja 7,5 º brix 400 g Néctar de naranja 19,5 º brix Mezcla MAP Fuente: laboratorio de tecnología de alimentos, viernes 8 a 11, 2016-30 MJN (masa jugo de naranja) + MA (masa azúcar) = MNF (masa néctar) + MAP (masa azúcar perdido) Balance global 400g+62,5g= MNF+MAP 462,5g = MNF + MAP Balances solidos 400g*(0,075) +62,5g= (MNF*0,195) +MAP 30+ 62,5= 0,195 MNF + MAP 92,5 g = 0,195 MNF+MAP Reemplazo 92,5 = 0,195(462,5 -MAP) + MAP 92,5 = 90,2 – 0,195MAP + MAP 2,31 = 0,805 MAP MAP= 2,9 g---- Azúcar perdida MNF = 92,5 – 2,9 / 0,195 = 459,6 g----- Masa néctar final 2,9 g---- Azúcar perdida Azúcar solubilizada = 62,5 – 2,9 = 59,2 azúcar % RENDIMIENTO DE AZÚCAR = (59,2/62,5) *100= 95% % PERDIDA AZÙCAR = 5% DISCUSION DE RESULTADOS -Los grados Brix se pueden definir como el porcentaje de azúcar soluble contenido en una determinada cantidad de fruta o en una solución líquida de fruta; ésta cantidad dependerá de la madurez de la fruta, la región donde es cosechada y ciertas prácticas aplicadas durante la cosecha.(Wrolstad, 2011), éstos, pueden ser medidos a través de un refractómetro; el índice de refracción que se obtiene puede estar determinado no solo por los sólidos solubles contenidos en la solución de la naranja, sino también por la composición de éstos (es decir, entre mayor es la concentración de sacarosa, mayor es su índice de refracción) y por los ácidos orgánicos contenidos en ésta (Wrolstad, 2011). El total de azúcar contenida en la naranja es de 8,3 gramos por 100 gramos de la parte comestible de ésta, su composición es: 2,0 gramos de fructosa, 1,8 gramos de glucosa y 4,4 gramos de sacarosa (Hoboken,2008). Lo anterior, concuerda con los datos obtenidos a partir de la experimentación, registrados en la tabla #1 (Grados Brix promedio: 7,5) -Cómo se describe en la tabla # 1, y a partir de la tabla # 2, el grado de maduración de las naranjas, además de ser muy similares en todas las muestras, aseguran un índice de maduración óptimo, donde todas sus estructuras celulares permiten la extracción por completo de su jugo, pero también asegura un buen aprovechamiento de ésta materia prima. En la industria, el índice de madurez es una característica fisicoquímica clave, pues un alto contenido de azúcar, aumentará la susceptibilidad al ataque de microorganismos e inducir la fermentación (Wrolstad, 2011), traduciéndose en un menor porcentaje de rendimiento y finalmente en una mayor pérdida económica. -La FDA ha estandarizado los grados Brix del jugo de naranja en 11,8(Wrolstad, 2011), mientras que la NTC 5468, reporta un mínimo de 10 grados Brix. Como se analiza de la tabla # 2, todos los preparados en el laboratorio clasifican como néctares según ambas normativas. -El porcentaje de rendimiento del jugo de naranja depende de factores como el estado y calidad de la materia prima, en este caso la naranja, del material utilizado para exprimir esta materia prima y de características físicas del alimento cómo su cáscara, en la tabla # 4, se evidencian datos muy cercanos entre sí y un 45% de rendimiento -Además de lo anterior, es importante considerar que la temperatura también es un factor clave (Wrolstad, 2011), pues a través de tratamientos de calor, se pueden modificar características químicas de la naranja y finalmente alterar el índice de refracción. (Hoboken,2008) logra contrastar los grados Brix entre una naranja al ser sometida a tratamiento de calor y otra que no, y ciertamente confirma que los grados Brix de la que no es sometida a ningún tratamiento es mayor y que contiene una mayor cantidad de ácidos orgánicos, por otro lado, la cantidad de ácido ascórbico disminuye al igual que el málico y cítrico en aquella sometida a calor, de lo anterior, se puede suponer que los datos de los grados Brix de la tabla # 2 serían menores al exponerse al calor. CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES Por medio del diagrama # 1 se identificaron las corrientes de entrada y salida en la preparación del néctar, así mismo se reconocieron dos procesos involucrados en la preparación de éste (extracción y mezcla). Se halló la cantidad de azúcar (62,5g) necesaria para llegar a un néctar de 20ºbrix por medio del balance de materia representado en el diagrama # 1, igualmente, el balance de materia permitió cuantificar las acumulaciones o pérdidas tanto en la preparación del jugo como en la del néctar con las pérdidas de azúcar. Los balances de materia representan una herramienta efectiva para la industria pues permite a preparación de productos con la materia prima necesaria y se evita la compra de materia prima que no será utilizada. Recomendaciones Elegir naranjas que tengas características sensoriales y fisicoquímicas parecidas. Evitar el desperdicio de jugo durante la extracción. Realizar una correcta solubilizarían del azúcar al preparar el néctar para evitar pérdidas de azúcar. BIBLIOGRAFIA Tabla composición de alimentos ICBF, 1996 -Wrolstad, R. E. (2011). Institute of Food Technologists Series : Food Carbohydrate Chemistry (1). Hoboken, US: Wiley-Blackwell. Retrieved from http://www.ebrary.com Handbook of Fruits and Fruit Processing (1). (2008). Hoboken, US: Wiley-Blackwell. Retrieved from http://www.ebrary.com .
