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Cinética de rehidratación de chips de ñame (Dioscorea
rotundata P.) secados en horno microondas
Rehydration Kinetics of chips of yam (Dioscorea rotundata P.) dried in a microwave oven
Angélica Torregroza-Espinosa1, Carlos García-Mogollón2, Mauricio Sierra-Bautista3
resumen
ABSTRACT
El secado de chips de ñame (Dioscorea rotundata P.) de 1 cm
de espesor y 3 cm de diámetro se llevó a cabo en un horno
microondas; para evaluar el efecto del secado por microondas
a diferentes potencias sobre la rehidratación de chips de ñame,
se utilizó un diseño completamente al azar con arreglo factorial 32, con dos variables y tres niveles, potencia (420, 560 y
700 W) y masa (50, 60 y 70 g). Se tomó un chip y se sometió a
una solución hidratante, se registró su peso cada 5 min hasta
alcanzar un peso constante. Al final del proceso la intensidad
del tratamiento afectó la rehidratación, dado que con intensidades altas se produce mayor daño en la estructura de los chips,
favoreciendo así, la absorción de agua.
The drying of yam chips (Dioscorea rotundata P.) of 1 cm thick
and 3 cm in diameter was carried out in a microwave oven. To
evaluate the effect of microwave drying to different powers of
yam chips rehydration; it was used a completely randomized
design of factorial arrangement 32, with two variables and three
levels, power (420, 560 and 700 W) and mass (50, 60 and 70 g). A
chip was taken and subjected to a hydrating solution , its weight
was recorded every 5 min until reaching constant weight. After
the process treatment intensity affected rehydration, given that
with high currents the most damage occurs in the structure of
the chips favoring the absorption of water.
Palabras clave: propiedades funcionales, capacidad de rehidra–
tación, potencia, velocidad de adsorción.
Key words: functional properties, rehydration capacity, power,
rate of adsorption.
Introducción
El ñame es un alimento básico en muchas regiones tropicales, principalmente en el occidente de África, Asia,
el Pacifico y el Caribe (Martínez y Ortiz, 2009). En esta
última región la Costa Atlántica Colombiana es la principal
productora, representando más del 90% de la producción
nacional de ñame, comparado con otros departamentos
como Antioquia, Chocó, Casanare y Vaupés con participación minoritaria. En Colombia se cultivaron alrededor
de 395374 toneladas en 2010, con rendimiento de 28,3
ton por he sembrada (Reina, 2012). Los departamentos
con mayor participación en la producción nacional son
Bolívar, Córdoba y sucre, registrando Córdoba el 119.947
ton del tubérculo que representa el 30,4% de la producción
(Reina, 2012).
El secado es un método clásico de preservación de alimentos y se convierte en una excelente alternativa para
prolongar el periodo de vida útil del tubérculo disminuyendo el peso para el transporte y reduciendo el espacio
requerido para su almacenamiento (Vega y Fito, 2005).
Por otro lado la rehidratación no es el inverso de la deshidratación puesto que esta provoca cambios irreversibles
en el alimento, modifica la textura, migrando los solutos
y perdiéndose sustancias volátiles. Se reduce la elasticidad
de las paredes celulares y puede coagular proteínas reduciendo su capacidad de retención de agua. La velocidad
e intensidad de rehidratación sirven como medida de la
calidad del producto deshidratado (Vega y Lemus, 2006).
En el secado por microondas no existen perdidas por
calentamiento del medio circundante y se presenta un calentamiento más efectivo y uniforme, al igual que se da un
secado homogéneo en todo el producto. (Ibarz y Barbosa,
2005). Por lo tanto, en éste trabajo se evaluó el efecto en la
rehidratación de los chips de ñame, cuando son secados a
diferentes potencias en un microondas.
ISSN: 0120-9965 Fecha de recepción: 15-06-2016 Aceptado para publicación: 21-09-2016
Doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1supl.58420
1
Corporación Universitaria del Caribe (CECAR). Sucre (Colombia). [email protected]
Facultad de Ingeniería, Universidad de Sucre. Sincelejo (Colombia).
3
Universidad de Antioquia. Medellín (Colombia).
2
Agronomía Colombiana 34(1Supl.), S638-S640, 2016
Para establecer el método de rehidratación se siguió el
método 88-04 (AOAC, 1983). Las pruebas se realizaron
con 2,5 g de chips de ñame, que se rehidrataron a temperatura ambiente, adicionándoles 25 mL de agua destilada
o solución de NaCl 2,5 g 100 mL-1. Los cambios en peso
durante la rehidratación se registraron cada 5 min, hasta
alcanzar un peso constante. La velocidad de rehidratación
(Zambrano et al., 2007) está representada por la pendiente
de la curva de acuerdo a la ecuación 1.
X = X e- (X e - Xi)e
(1)
-Kreht (1)
Donde X, representa el contenido de humedad de los chips
durante la rehidratación (kg agua/kg sólido seco), Xe es el
(2)
CR = Wrde⁄ humedad
Wd
contenido
en el equilibrio, Kreh es la velocidad de
rehidratación en min y t es el tiempo de rehidratación (min).
La razón o capacidad de rehidratación CR (g de yuca
rehidratada / g yuca seca),
la cual(1)
expresa la habilidad del
X = X e- (X e - Xi)e-Kreht
material para rehidratarse, puede calcularse a partir de la
ecuación 2.
(2)
CR = Wr ⁄ Wd (2)
Donde Wr es el peso total al final de la rehidratada y Wd
es el peso del material seco.
Resultados y discusión
En las figuras 1, 2 y 3 se puede observar que el tratamiento
donde mayor fue la adsorción de agua está dado en las
condiciones de 700W y 70 g de masa, donde la humedad
máxima alcanzada fue de 1,3346 g agua/g MS en un tiempo
de 205 min. Por otra parte, el tratamiento que menos tiempo necesitó para alcanzar su equilibrio en la humedad fue a
X (g agua/g ms)
1,5
1,0
0,5
0
0
50
100
150
200
250
Tiempo (min)
FIGURA 1. Cinética de rehidratación para chips de ñame con masa de 50
g: ӿ 420 W; ▲560 W; ●700 W.
X (g agua/g ms)
Se tomaron muestras de ñame (D. rotundata) en el corregimiento de Berástegui, del municipio de Ciénaga de Oro del
departamento de Córdoba; el experimento se llevó a cabo
en el laboratorio de ingeniería aplicada de la Universidad
de Córdoba, se adecuó la muestra dándole dimensiones
de 3cm de diámetro y 1cm de espesor en forma de chips.
Para el secado de los chips se utilizó un horno microondas
doméstico (Haceb HM-1.1) con una frecuencia de 2.450
MHz y dimensiones internas de 354x228x373 mm. Se tomó
la masa (50, 60 y 70 g) de muestra y distribuyó uniformemente en el plato del microondas donde se evaluaron las
potencias 420, 560 y 700 W.
una potencia de 560 W y masa 60 g, con tiempo de 160 min
y una ganancia de humedad de 0,9777 g de agua/g de MS.
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
50
100
150
200
250
Tiempo (min)
FIGURA 2. Cinética de rehidratación para chips de ñame con masa de 60
g: ӿ 420 W; ▲560 W; ●700 W.
X (g agua/g ms)
Materiales y métodos
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Tiempo (min)
FIGURA 3. Cinética de rehidratación para chips de ñame con masa de 70
g: ӿ 420 W; ▲560 W; ●700 W.
En la adsorción de agua durante el período evaluado se
observa un primer segmento común en todos los tratamientos durante los primeros minutos de contacto en la
rehidratación; debido a que la muestra deshidratada tiene
moléculas que forman puentes de hidrogeno y al estar en
contacto con el agua quedan retenidas por la fuerza Van
der Waals hasta saturar los poros que se encuentran en la
superficie de la muestra deshidratada, dando origen a una
fase sólida. Una vez dispuestos los chips de ñame secos en
el agua para rehidratarlos, las paredes celulares la absorbieron, suavizándose para regresar a su forma original, debido
a la elasticidad natural de la estructura celular (Melquíades
et al., 2009). El segundo período presenta una tendencia de
adsorción de humedad de manera exponencial, donde el
Torregroza-Espinosa, García-Mogollón y Sierra-Bautista: Cinética de rehidratación de chips de ñame (Dioscorea rotundata P.) secados en horno microondas
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TABLA 1. Capacidad de rehidratación media de chips de ñame secos.
Masa (g)
Potencia (W)
50
60
70
Media estimada (CR)
Desviación
Media estimada (CR)
Desviación
Media estimada (CR)
Desviación
420
1,67343867
0,3002427
1,67140749
0,32263731
1,58216382
0,2493614
560
1,58377207
0,31832265
1,5554577
0,30994883
1,53795926
0,2165511
700
1,81637482
0,36831704
1,70456338
0,30110979
1,74001234
0,3624155
agua empieza a introducirse en el interior de la fase sólida,
correspondiente al fenómeno de difusión, dándose un movimiento de solutos en donde se dispersa el material soluble
formando la fase liquida; cuando existe agua suficiente en
el alimento el sistema llega al equilibrio (García et al., 2016).
Por otro lado los factores potencia y masa, presentaron
diferencias significativas (P≤0,05), mientras que la interacción no presentó diferencias. En la tabla 1, se muestra
los valores de la CR para los diferentes tratamientos a los
cuales fueron sometidas las muestras y sus respectivas
desviaciones estándar.
A través de la CR media obtenida se puede ver que la
potencia de 700 W presenta una mayor CR a las demás
intensidades de tratamientos, indicando que a esta potencia los chips de ñame sufrieron un mayor daño de los
tejidos (membrana y pared celular) permitiendo mayor
capacidad de absorción de agua. Por su parte, los chips
sometidos a potencia de 560 W fueron los que presentaron
menor daño en su estructura celular permaneciendo más
densos y rígidos. Resultados similares se obtuvieron para
chips de yuca (García et al., 2016).
diferencias significativa entre las potencias de 420-700 W
y 560-700 W.
Teniendo en cuenta los resultados que se obtuvieron en
la investigación, la rehidratación tiene un efecto sobre las
propiedades funcionales de los chips cuando son sometidos
a cocción, concluyendo que en el secado por microondas
se ve afectado el proceso de rehidratación.
Literatura citada
AOAC. 1997. Official methods of analysis. 16th ed. Asociation of
Official Analytical Chemist, Washington DC.
Doymaz, I. y O. Ismail. 2013. Modeling of rehydration kinetics of
green bell peppers. J. Food Process. Preserv. 37(5), 907-913.
Doi: 10.1111/j.1745-4549.2012.00724.
García, C., A. Alvis y P. Romero. 2016. Capacidad de rehidratación
y cambio de color de yuca (Manihot esculenta Crantz) deshidratada en microondas. Inf. Tecnol. 27(1), 53-60. Doi: 10.4067/
S0718-07642016000100007
Ibarz, A. y G. Barbosa. 2005. Operaciones unitarias en la ingeniería
de alimentos. Mundi-Prensa, Barcelona, España.
Martínez, D. e I. Ortiz. 2009. Evaluación de las propiedades tecnofuncionales de los almidones de ñame a partir de tres clones
de la especie Discorea rotundata (9811-083. 9811-089. 9811091). Universidad de Córdoba, Montería, Colombia.
Es de resaltar que el secado por microondas disminuye el
tiempo del proceso y su funcionamiento implica un calentamiento desde el centro hacia la superficie del producto
alterando la vía de salida del vapor, lo que ocasiona un
efecto sobre la estructura de los chips corroborando que
éstos procesos térmicos rompen la célula disminuyendo
su capacidad de rehidratación (Doymaz e Ismail, 2013).
Melquíades, Y., C. López y M. Rosas. 2009. Estudio de la Cinética
de Rehidratación de Zanahoria (Daucus carota) deshidratadas.
Inf. Tecnol. 20(3), 65-72. Doi: 10.1612/inf.tecnol.4037it.08
Conclusiones
Vega, A. y R. Lemus. 2006. Modelado de la cinética de secado de
papaya chilena (Vasconcellea pubescens). Inf. Tecnol. 17(3),
23-31. Doi: 10.4067/S0718-07642006000300005
La capacidad de rehidratación se vio afectado por la intensidad de los tratamientos, siendo la potencia de 700 W
la que mayor daño ocasiono en la estructura celular de los
chips, presentándose mayor absorción de agua y existiendo
S640
Reina, Y. 2012. El cultivo del ñame en Colombia. Documentos de
trabajo sobre economía regional. Banco de la República; Centro
de estudios regionales – CEER, Cartagena, Colombia.
Vega, A. y P. Fito. 2005. Modelado de la cinética de secado del pimiento Rojo (Capsicum annuum L. cv. Lamuyo). Inf. Tecnol.
16(6), 3-11. Doi: 10.4067/S0718-07642005000600002
Zambrano, L., D. Rodríguez y A. Álvarez. 2007. Estudio cinético y
de superficie de respuesta para la rehidratación de zanahorias
(Daucus carota) liofilizadas. Inf. Tecnol. 18(4), 47-56. Doi:
10.4067/S0718-07642007000400008
Agron. Colomb. 34(1Supl.), 2016