ARTÍCULO ORIGINAL

Deshidratación combinada de la piña para su conservación

MSc. Damisela Acea-del Sol^{I  *}  , Dr.C. Angel Lazaro Sanchez-Iznaga^II 

^IUniversidad de Cienfuegos, Facultad de Ciencias Agrarias, Cienfuegos, Cuba.

^IIUniversidad Metropolitana de Ecuador (UMET). Quito, Ecuador.

RESUMEN

En el presente estudio se evaluó la influencia de varias soluciones osmóticas en el proceso de deshidratación combinada de la piña para su conservación. Se elaboró una metodología a partir de un análisis experimental y una evaluación de expertos que posibilitó determinar que la solución de Jarabe de Sacarosa BD de todas las soluciones osmóticas (SO) garantizaba en mejor medida las propiedades organolépticas de la fruta. El análisis estadístico determinó que de los tres SO que más ganancias de solutos aportaron fueron el Jarabe de Sacarosa BD (66%), Miel B (64%) y la Miel B rebajada (63%) respectivamente, así como la mayor pérdida de peso para las rodajas de frutas fue a partir de la Miel C rebajada (78%), la Miel B y Miel A rebajada con un 76%. Finalmente mediante un análisis de regresión lineal múltiple fue posible evaluar la influencia de las variables (^oBrix,% de Agua, Temperatura) del Jarabe de Sacarosa BD en el peso de la fruta y obtener el modelo $Peso\_FrutaBD=-\mathrm{793,779}+\mathrm{13,5751}\cdot °Brix-\mathrm{11,4982}\cdot \%deAgua+\mathrm{10,6665}\cdot Temperatura$ . El valor de temperatura en la ecuación es para un valor de R² de 0,75, lo que indica el ajuste correcto del modelo para las condiciones evaluadas en el estudio.

Palabras-clave: Piña; deshidratación combinada; soluciones osmóticas; regresión lineal múltiple; modelo

INTRODUCCIÓN

A nivel global, anualmente parte de los alimentos producidos por el hombre para su consumo se pierden o desperdician (^{Franco, 2016}). En este sentido, se ha calculado que en Europa y América del Norte las pérdidas han alcanzado valores de 95 a 115 kg^.año^-4, y se ha identificado que las causas de dichas pérdidas y desperdicio en países de medianos y altos ingresos económicos se debe a la conducta del consumidor y la mala coordinación entre los actores de la cadena de suministro (^{González, 2015}). Otros estudios han demostrado que muchos alimentos, con buenas condiciones para ser consumidos por las personas, han tenido pérdidas y desperdicios que han alcanzado cifras cercanas a las 1.300 toneladas anuales (^{González, 2018}).

Las frutas son uno de los productos que forma parte de la extensa lista de los que han sufrido pérdidas y desperdicios. Ellas constituyen un grupo de alimentos indispensable para nuestra salud y bienestar, especialmente por su aporte de fibra, vitaminas, minerales y sustancias de acción antioxidante (vitamina C, vitamina E, β-caroteno, licopeno, luteína, flavonoides, antocianinas, etc.) (^{Rodríguez y Sánchez, 2017}). Las mismas son consideradas como los alimentos más perecederos, y las pérdidas pueden ser causadas por razones diversas, entre las que se destaca la etapa de poscosecha, cuyas pérdidas pueden alcanzar valores entre el 20 y 40% de la producción total en las regiones tropicales y subtropicales. Lo anterior se debe a las condiciones climatológicas que aceleran los procesos de maduración, provocando el deterioro temprano de una gran cantidad de variedades de frutas (^{Alcívar, 2016}).

En este sentido, el desarrollo de nuevos productos a base de fruta deshidratada, de alta calidad, con una vida útil razonable y atractivos para el consumidor, resultaría interesante para ampliar y diversificar su disponibilidad en el mercado. Cuba no está ajena a esta problemática perdiéndose aproximadamente al año el 57% de las frutas. Las pérdidas de cosecha y poscosecha se sitúan alrededor del 30% de la producción total, y las perdidas en la fase de distribución de alimentos a los mercados interiores y a las ciudades alcanzan el 27% (^{Rodríguez, 2013}).

Con el fin de reducir las pérdidas antes señaladas, se ha empleado la deshidratación como una de las tecnologías que permite preservar alimentos altamente perecederos, especialmente frutas, entre las que se incluye la piña (^{Ahmed et al., 2016}; ^{Alvis et al., 2016}; ^{Estrada et al., 2018}).

La piña forma parte de la familia de las bromelias. Los principales tipos cultivados pertenecen al género Ananas el que agrupa varias especies, entre ellas, la Ananas comosus, la cual se explota con fines comerciales.

Los primeros diez países exportadores de piña fresca, en toneladas, son: Costa Rica, Filipinas, Panamá, Ecuador, Honduras, México, Costa de Marfil, Ghana, Guatemala y Malasia (^{Morales, 2018}).

En Cuba, la producción de piña (Ananas comosus) presenta una tendencia al crecimiento destacándose Ciego de Ávila como principal productor de esta fruta (^{Morales, 2018}). Su alta demanda en el mercado y corto periodo de duración ha llevado a buscar alternativas que permitan darle solución a esta problemática. La correcta conservación de la fruta se presenta como una tendencia adecuada para las economías emergentes y en particular para nuestro país donde el desarrollo económico, crecimiento social y protección ambiental son unos de los ejes fundamentales para alcanzar el tan anhelado desarrollo sostenible.

A pesar de los estudios realizados sobre este cultivo ^{García et al. (2013}; ²⁰¹⁵; ²⁰¹⁸⁾; ^{Ahmed et al. (2016)}; ^{Alvis et al. (2016)}; ^{Soares et al. (2016)}; ^{Estrada et al. (2018)}, se requiere estudiar soluciones osmóticas obtenidas mediante el proceso de deshidratación combinada de la piña para su conservación, y determinar cuál es la solución de Jarabe de Sacarosa de las soluciones osmóticas (SO) que garantiza en mejor medida las propiedades organolépticas de esta fruta.

En este sentido, se realizó el presente trabajo con el objetivo de determinar la influencia que tienen varias soluciones osmóticas obtenidas mediante el proceso de deshidratación combinada de la piña para su conservación.

MÉTODOS

Para la deshidratación combinada de la piña se desarrolló una metodología, la cual se muestra en el diagrama heurístico de la Figura 1. El mismo comienza con la realización de un diseño de experimentos donde se seleccionan de las variables a controlar en los experimentos a realizar, así como la selección del diseño más adecuado que se ajuste al objetivo del estudio. La metodología desarrollada incorpora un análisis mediante el criterio de expertos, que permitirá tomar la decisión final de cuál de las soluciones osmóticas mantiene mejores propiedades organolépticas a la fruta.

Fuente (Elaboración Propia).

FIGURA 1 Esquema de heurístico.  

Diseño de Experimentos

Por las características que presentan los datos se escogió un diseño de un solo factor categórico, del tipo modelo de efectos fijos. Este modelo es el más sencillo del diseño de experimentos, en el cual la variable respuesta puede depender de la influencia de un único factor, de forma que el resto de las causas de variación se engloban en el error experimental. Donde el:

• Factor: Solución osmótica (SO).

• Niveles del factor: 9 SO.

Soluciones osmóticas:

• MA: Miel de Abeja

• Miel A: Miel A de la caña de azúcar

• Miel A_R: Miel A de la caña de azúcar rebajada

• Miel B: Miel B de la caña de azúcar

• Miel B_R: Miel B de la caña de azúcar rebajada

• Miel C: Miel C de la caña de azúcar

• Miel C_R: Miel C de la caña de azúcar rebajada

• JS_ABD: Jarabe de Sacarosa (Azúcar Blanco Directo)

• JS_AC: Jarabe de Sacarosa (Azúcar Crudo)

• Selección de las variables

Variables de respuesta

• $P_f:$ Peso de la fruta luego de realizado el proceso (g)

• $°B{x}_f:$ ^oBrix de la fruta luego de realizado el proceso ( $°Bx$ )

• $T_f :$ Temperatura de la fruta luego de realizado el proceso ( $℃$ )

Trabajo Experimental

El trabajo experimental para el proceso de deshidratación combinada comprende varias etapas como se muestra en el siguiente diagrama de flujo (Figura 2). Desde la recepción de la fruta hasta la etapa de secado solar como complemento del proceso.

Fuente (Elaboración Propia).

FIGURA 2 Diagrama de flujo. 

Descripción del trabajo experimental

• Recepción de la piña:

  • La fruta puede ser adquirida a través de centros comerciales que se dediquen a la comercialización de la piña o cualquier otro punto de venta. Debe ser transportada en el menor tiempo posible al lugar donde se va a desarrollar el proceso y mantenerla en un ambiente adecuado.

• Control de calidad:

  • La fruta tiene que estar en perfectas condiciones y que se encuentre en el punto adecuado de maduración. La fruta no puede tener golpes ni zonas oscuras ya que se potenciarán con el proceso de deshidratación, en general la fruta a utilizar debe estar madura, pero consistente.

• Prelavado y lavado:

  • Una vez ya seleccionada la fruta tiene que ser sometida a un lavado exhaustivo, que asegure que en el momento del pelado la fruta será muy poco contaminada con agentes patógenos o de deterioro externos.

• Corte, trozado y preparación de la fruta:

  • Una vez la fruta bien lavada, se inicia el proceso de corte, trozado y preparación para avanzar con el proceso de deshidratación. Aquí se tiene en cuenta el destino final que va a tener el producto, para sí darle la forma adecuada.

• Medición de parámetros:

  • Se le debe controlar a cada una de las rodajas los siguientes parámetros los ^oBrix, la Temperatura y el Peso.

• Escaldado:

  • Para la realización del escaldado se debe sumergir la fruta en un recipiente de aluminio con agua a una temperatura que debe oscilar entre 60°C y 80°C, durante un periodo corto de 3 a 4 min.

• Medición de parámetros:

  • Se vuelve a controlar cada uno de los parámetros ya controlados anteriormente.

• Inmersión en el jarabe:

  • Cada una de las rodajas debe ser sumergida en la solución osmótica correspondiente, cuidando que quede completamente cubierta.

• Deshidratación osmótica:

  • La deshidratación se debe efectuar en un periodo aproximadamente de 8 a 10 horas a temperatura ambiente, controlándose los ^oBrix, el porciento de Agua y Ta temperatura de la solución osmótica cada cierto tiempo. Se debe mantener la solución con una leve agitación a fin de asegurar que la solución en contacto con la fruta tiene la mayor cantidad posible de azúcar ya que, de no agitarse, el proceso será más lento. Además, se controlan las propiedades organolépticas (olor, sabor, color y textura).

• Medición de parámetros:

  • Después de finalizada la deshidratación se debe volver a medir los ^oBrix, el Peso y la Temperatura de la fruta.

• Extracción y escurrido:

  • Las rodajas de piña se deben extraer con el mayor cuidado posible para no dañar el producto y se deben escurrir para quitar los restos de jarabe que pueda contener las rodajas en la superficie.

• Secado solar:

  • Las frutas deshidratadas osmóticamente aún contienen niveles de humedad de un 20% a 30%, por lo que se puede aplicar procesos de secado complementarios que permitan extender la vida útil del producto por un tiempo mayor.

• Medición de parámetros:

  • Después de finalizado el secado se controlan las propiedades organolépticas (olor, sabor, color y textura) y se debe medir los ^oBrix, la temperatura y el peso.

Criterio de Expertos

El criterio de expertos se aplicó con el fin de evaluar la pertinencia y factibilidad de las propiedades organolépticas de las rodajas de piña osmóticamente deshidratadas en diferentes soluciones osmóticas después de finalizada la etapa experimental. Para ello se debe de seleccionar los expertos a consultar y analizar su nivel de competencia.

Obtención de un modelo matemático a partir de datos estadísticos

Para la obtención del modelo estadístico se realiza el análisis de correlación, para observar la asociación entre las variables. La correlación de Pearson se emplea para datos con distribución normal, mientras que la correlación de Spearman siempre y cuando las variables no sigan una distribución normal. Luego se realiza el análisis de regresión múltiple para la obtención del modelo. En sentido general se evalúan las variables que influyen en el peso final de la fruta una vez deshidratada.

• Variable dependiente: Peso de la Fruta

• Variables independientes: ⁰Brix, % de Agua, Temperatura.

RESULTADOS Y DISCUCIÓN

El comportamiento de los ⁰Brix para las SO en el tiempo puede ser observado en la Figura 3. Se observa para todos los casos una estabilidad pasada las 6 horas del experimento.

FIGURA 3 Variación de los ^oBrix en la SO en el tiempo.  

De acuerdo a la relación entre el tiempo de deshidratación, ⁰Brix para el caso de las soluciones aquellas que presentaron un mejor comportamiento fueron la Miel C y la Miel de Abejas. Estas soluciones presentaron un tiempo hasta la estabilidad de 7 horas y 7:40 min respectivamente, así como una variación en los ⁰Brix de 13,64 ⁰Bx y 14 ⁰Bx respectivamente. Resultados superiores fueron alcanzados por (^{de Mendonça et al., 2016}).

Un resumen para cada SO en el tiempo hasta la estabilidad, así como en la variación de los ⁰Brix son presentados en la Tabla 1.

TABLA 1 Tiempo hasta la estabilidad y ⁰Brix para cada una de las soluciones 

Soluciones osmóticas	∆^0Brix	Tiempo hasta la estabilidad (h:min)
Miel A	11,33	6
Miel A rebajada	4,8	6
Miel B	5,96	6:40
Miel B rebajada	5,4	5:40
Miel C	13,64	7
Miel C rebajada	12,1	7
Miel de Abeja	14	7:40
Jarabe de Sacarosa BD	11,2	7:40
Jarabe de Sacarosa AC	8,9	6:40

El análisis de la relación tiempo de deshidratación porciento de Agua en las SO, así como en dependencia a la temperatura pueden ser consultados. En la Figura 4, es presentado el comportamiento entre el porciento de Agua de la SO en el tiempo, observándose una estabilidad para un tiempo similar que con los ⁰Brix de la Figura 3.

Fuente (Elaboración propia).

FIGURA 4 Porciento de Agua de la SO en el tiempo.  

La Figura 5, presenta una comparación relacionada con las ganancias de sólidos de la fruta luego de la etapa de secado para cada una de las SO. Las tres SO que más ganancias de sólidos aportaron fueron el Jarabe BD (66%), Miel B (64%) y la Miel B rebajada (63%) respectivamente.

Fuente (Elaboración propia).

FIGURA 5 Ganancia de sólidos solubles de las rodajas de piña en cada SO.  

Por otra parte, la mayor pérdida de peso (Figura 6) fue a partir de la Miel C rebajada (78%), la Miel B y Miel A rebajada con un 76% respectivamente.

Fuente (Elaboración propia).

FIGURA 6 Pérdida de peso de la fruta en cada SO.  

La valoración de cada experto sobre los aspectos evaluados coincide que el 11,1% consideran todas las propiedades organolépticas como muy adecuados donde el 88,9% consideran estas como poco adecuadas. Solamente el Jarabe de Sacarosa BD de todas las SO garantiza en mejor medida las propiedades organolépticas de la fruta.

La concordancia entre los expertos a partir del coeficiente de Kendall permite considerar que hay una tendencia al acuerdo entre los expertos. La Tabla 2, presenta mediante los estadísticos de contraste este coeficiente.

TABLA 2 Estadísticos de contraste W de Kendall 

N	9
W de Kendall (a)	0,992
Chi-cuadrado	312,581
gl	35
Sig. asintót.	0,000

Fuente (Elaboración Propia a partir del programa de Consulta a Expertos).

El coeficiente de Kendall dio como resultado 0,992, donde existe una total tendencia al acuerdo entre los expertos consultados.

Análisis de Regresión Múltiple

La formulación de las variables tanto dependiente como independiente para el estudio, son:

Variable dependiente:

• Peso_ Fruta BD

Variables independientes:

• ^oBrix_ Jarabe de Sacarosa BD

• % Agua_ Jarabe de Sacarosa BD

• Temperatura_ Jarabe de Sacarosa BD

Para describir la relación entre el peso de la fruta y las variables independientes se utilizó un análisis de varianza. La Tabla 3, resume este análisis.

TABLA 3 Análisis de Varianza 

Fuente	Suma de Cuadrados	Gl	Cuadrado Medio	Razón-F	Valor-P
Modelo	4402,06	3	1467,35	12,39	0,0022
Residuo	947,318	8	118,415
Total (Corr.)	5349,38	11

Fuente (Elaboración Propia a partir del software Statgraphics).

• Hipótesis nula: No existe relación entre el peso de la fruta y las variables independientes.

• Hipótesis alterna: existe relación entre el peso de la fruta y en al menos una de las variables independientes.

• Nivel de significación: 0,05

• Teoría de decisión: Rechazar la hipótesis nula (H₀) si el valor-P más pequeño de las pruebas realizadas es < 0,05.

• Decisión: Puesto que el valor-P (0,0022) es menor que 0,05, existe una relación estadísticamente significativa entre las variables con un nivel de confianza del 95,0%.

Por tanto, la ecuación del modelo queda:

$Peso\_FrutaBD=-\mathrm{793,779}+\mathrm{13,5751}\cdot °Brix-\mathrm{11,4982}\cdot \%deAgua+\mathrm{10,6665}\cdot Temperatura$

donde:

P_f.BD	- peso de la fruta.
°Brix	- °Brix de jarabe de sacarosa.BD.
% de Agua	- porciento de agua de jarabe de sacarosa.
T	- Temperatura de jarabe de sacarosa.BD.

El estadístico R-Cuadrada ajustado indica que el modelo explica el 75,65%, por lo que se puede inferir que el modelo se ajusta correctamente para las condiciones evaluadas en el estudio.

CONCLUSIONES

• De los métodos de secado estudiados se observó una tendencia de aplicación de métodos de deshidratación combinados, sobre todo por el ahorro de energía que trae aparejado, además, de garantizar una transferencia entre el agente osmótico-fruta de manera sencilla y fácil.

• Se elaboró una metodología que permite la deshidratación combinada de la piña partiendo del análisis experimental, y un criterio de expertos.

• La deshidratación combinada que mejores propiedades organolépticas presentó fue la deshidratación con Jarabe de Sacarosa BD.

• Fue posible elaborar un modelo matemático a partir de datos estadísticos para la deshidratación combinada con Jarabe de Sacarosa BD, siendo este: $Peso\_FrutaBD=-\mathrm{793,779}+\mathrm{13,5751}\cdot °Brix-\mathrm{11,4982}\cdot \%deAgua+\mathrm{10,6665}\cdot Temperatura$

REFERENCES

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Recibido: 10 de Junio de 2019; Aprobado: 13 de Marzo de 2020

^*Autor para correspondencia: Damisela Acea del Sol, e-mail: [e-mail]