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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

Identificación de la temperatura óptima de secado y cuantificación del porcentaje de vitamina C en el zumo de limón secado por po r atomización. Trabajo de investigación para optar el título de ingeniero químico. AUTORES: PINILLOS IBÁÑEZ KATTIA LISBETH POLO CHÁVEZ ROSA ADELAIDA

ASESOR Dr. Ancelmo Castillo Valdiviezo

TRUJILLO – PERU PERU 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

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Agradecimiento:

A Dios por permitir el desarrollo de esta investigación de manera exitosa. A la Universidad Nacional de Trujillo, convertida en auténtico semillero de profesionales en todos los campos del saber humano, que nos ha permitido salir adelante en la búsqueda de nuevos rumbos para bien de la sociedad. Una merecida consideración, de agradecimiento y admiración al Dr. Medardo Alberto Quezada Álvarez, quien nos apoyó en forma desinteresada con la información suficiente para esta investigación de este proyecto .

RESUMEN La temperatura de secado en el limón atomizado influye de manera significativa en la eficiencia de recuperación de vitamina C en el limón en polvo. El proceso empieza con la selección de los cítricos, teniendo en consideración las características que éstos deben poseer, se continuo con el lavado y cortado, para su extracción del zumo del limón y su posterior filtrado. Paralelamente a la extracción del zumo del cítrico se calentó agua potable hasta ebullición para ser mezclado con goma arábica y maltodextrina. Sobre ésta mezcla homogénea se adicionó el zumo de limón filtrado. Teniendo establecidas las condiciones de operación en el Spray Dryer se cargó la solución a atomizar, transcurrido un cierto tiempo se procedió a apagar el equipo y a su respectiva descarga de limón atomizado. Teniendo el limón en polvo se midió cierta cantidad de éste producto y se procedió a la identificación y cuantificación de la vitamina C. Al finalizar el proceso se observó que a medida que se aumenta la temperatura el porcentaje de vitamina C disminuye.

Palabras clave: zumo de limón, limón atomizado, vitamina C, temperatura óptima, maltodextrina, goma arábica.

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ABSTRACT The temperature of the spray dried lemon significantly influences the efficiency of recovery of vitamin C in the lemon powder. The process begins with the selection of citrus taking into account the characteristics that they should possess, is continuous with the cleaned and cut, for lemon juice extraction and subsequent filtering. Parallel to the citrus juice extraction water was heated to boiling for mixing with maltodextrin and gum arabic. About this homogeneous mixture filtered lemon juice is added. Having established operating conditions in the Spray Dryer to atomize the solution was loaded, after some time I proceeded to shut down the computer and their respective discharge atomized lime. Taking powdered lemon certain amount of this product was measured and proceeded to the identification and quantification of vitamin C. When the process was observed that as the temperature decreases percentage of vitamin C is increased.

Keywords: lemon juice, lemon spray, vitamin C, optimum temperature, maltodextrin, gum arabic.

INDICE:

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1) INTRODUCCION: Los Departamentos de Tumbes (Zarumilla), Piura (Chira, San Lorenzo y Alto Piura) y Lambayeque (Olmos y Motupe), presentan condiciones climáticas excepcionales para el cultivo del Limón Sutil en el Perú; el mismo que por tener una cosecha de 2 temporadas durante el año y desempeña un rol social de suma importancia se desea conservar para evitar las fuertes demandas; atomizando el zumo a condiciones del equipo de laboratorio de operaciones unitarias de la universidad. Su riqueza en vitamina C es notable y con los fotoquímicos es capaz de protegernos de las enfermedades cardiovasculares, degenerativas y el cáncer, los científicos han encontrado que el fotoquímico llamado limoneno estimula las defensas que luchan contra cánceres de pulmón, colon e hígado. El jugo de limón se compone de aproximadamente 5% de ácido cítricos y se busca encontrar una temperatura de tal manera conserve dichas propiedades nutricionales. (PUENTE M. 2006). El limón atomizado debe contener un porcentaje mayor a 50 % de vitamina C y características organolépticas para poder usar como limón natural. Tomando como referencia de la naranja pulverizada según (ATHANASIA M. & KONSTANTINOS G. 2010. ); del limón deshidratado en secador de bandejas (BADILLO M. 2011); y en los tratamientos de 121ºC vemos una importante pérdida de ácido ascórbico, del orden de 70-80%, a causa de la alta temperatura a la que se ha sometido el alimento. Los objetivos planteados para el siguiente trabajo fueron los siguientes: Optimizar el % de vitamina C y sus características organolépticas en el  limón atomizado.  Aprovechar el sobre-oferta del limón en el mercado (la Hermelinda).  Abastecimiento de limón atomizado en épocas de escases.  Facilitar el uso de limón en las bebidas instantáneas.  Emplear una temperatura adecuada, para lograr un proceso eficiente en recuperación de vitamina C.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Nombre vulgar: Limón sutil Nombre científico : Citrus limonum Risso, Citrus limon (L.) Burm Familia: Rutáceas. Tesis II

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Hábitat: Cultivado por sus frutos y como árbol de jardín en zonas cálidas mediterráneas junto al mar. Probablemente deriva de las especie "Citrus medica L.", natural de la India. Características: 1. Arbolito con espinas cortas y agudas en las ramas. 2. La corteza de su tronco es grisácea y las ramitas pueden ser angulosas o redondeadas. 3. Hojas alternas, relativamente pequeñas en comparación con otros cítricos (5-7 cm de longitud). 4. Flores en grupos de 2-7 ubicadas en las axilas de las hojas, suelen ser rojas antes de su apertura.. 5. Frutos pequeños ocasionalmente con una papila apical, corteza fina y lisa; jugo del endocarpio ácido.

Componentes activos: Los principales componentes son:  flavonoides: hesperidósido, limocitrina en el pericarpo de los limones peruanos.  Ácidos: Ascórbico (Vitamina C ), cítrico; caféico ( fruto )  Aceite esencial : rico en isopulegol, alfabergamoteno, alfa pineno, alfa terpineno, alfa tujeno, beta bisolobeno, beta bergamoteno, beta felandreno, citral, limoneno y sabineno, ( en el fruto, fundamentalmente de los limones de California)  Cafeina ( hojas)  Pectina  Minerales: potasio y calcio Agua

91 gr

Proteínas

0,38 gr

Calorías

24 kcal

Fibra

0,5 gr

otasio

124 mg

Calcio

7 mg

Fósforo

6 mg

Magnesio

6 mg

Vitamina C

46 mg

Tabla 1. Composición alimentaria del jugo de limón (por cada 100 gr).

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Ácido ascórbico. La vitamina C o ácido ascórbico también conocido como ácido cevilamico o antiescorbútico tiene características reductoras por sus dos grupos donados de protones, también es hidrosoluble y termolábil y se oxida en el aire con facilidad. Interviene en muchas reacciones metabólicas importantes, por ejemplo, actúa como cofactor en las reacciones de hidroxilacion en la síntesis del colágeno y carbohidratos. (fig. 1). La mayoría de las reacciones metabólicas del ácido ascórbico se deben a su fuerte potencial reductor, su actividad antioxidante deriva del desplazamiento de ácido L-ascórbico a su forma de oxida L-dehidroascorbico (fig.2). Esto también habilita la molécula para cambiar radicales oxidativos (O 2 y OH) y los radicales acuosos como el oxígeno.

Figura 1. Ácido ascórbico y pKa „s de sus grupos.

Figura 2. Formas moleculares en equilibrio de la vitamina C. El ácido ascórbico puede reaccionar vía ceto- tautomerizacion para formar el complejo ( H2A-aceto) y se encuentra en equilibrio con el anión (HA - -ceto) que puede conllevar la deslactonizacion (dicetoglutarato). En las reacciones aerobias el O2 puede construir inicialmente a un proceso reversiblepues las ordenes de

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reacciones son mayores para el ciclo de oxidación que en condiciones anaeróbicas.

Figura 3. Generación y oxidación anaeróbica de La vitamina C. Formas de administración Medicinales: 

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Ideal para combatir la hipertensión arterial ya que contiene un elevado nivel de potasio y un bajo contenido en sodio. Si hay que evitar la sal, el limón puede servir para aderezar carnes, pescados y ensaladas. Es rico en vitamina C, tiene efecto refrescante y la capacidad depurativa del hígado lo hacen muy conveniente ante una fiebre o proceso gripal. Precisamente la riqueza en vitamina C lo han hecho tradicionalmente muy recomendables para evitar el Escorbuto.

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Mejora las afecciones de garganta (anginas, faringitis, etc). Tomarlo con agua tibia y miel y también hacer gárgaras con esta mezcla. Los diabéticos se beneficiarían en gran manera bebiendo agua con un chorrito de limón, lo cual depura, remineraliza y estimula al Páncreas y al Hígado. Se reconoce el jugo de limón como un buen antioxidante y alcalinizante, por lo que contribuye a restablecer el equilibrio celular.

Industriales: 

El limón es ampliamente utilizado en la industria de licores, perfumes, dulces y confituras, en caso de necesidad se pude emplear para purificar el agua que no es potable adicionándoles algunas gotas de su jugo a un vaso de agua. Jugo de frutos para bebidas refrescantes, aderezar alimentos.

2) MATERIAL Y MÉTODO: Con el fin de obtener el mayor porcentaje de vitamina C, se consideró a la temperatura como variable independiente en el proceso.

Materiales: En las corridas experimentales se emplearon los siguientes materiales: a) Materia prima: En el trabajo experimental se utilizaron como materia prima el limón. Los limones empleadas fueron de la variedad sutil. Se compró en un mercado local (La Hermelinda). b) Aditivos empleados: Como aditivo de secado se emplearon las siguientes sustancias: goma arábica y maltodextrina. Para la determinación de Vitamina C, se utilizó: acido oxálico al 2%, agua destilada y solución de 2,6-diclorodifenolindofenol. c) Materiales de vidrio: 1 Buretas ámbar de 10 mL 1 Pipetas de 1 mL y 2 mL 1 Balanza analítica 1 Probetas de 50 mL Tesis II

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1 fiola de 100 mL 1 Exprimidor 1 matraz de 50mL 2 vasos de precipitado (1000 mL) 1 varilla de agitación

Equipos: a) Pulpeadora: Para la obtención del zumo del limón se empleó un exprimidor de acero inoxidable y un colador. b) SPRAY DRYER (secador de pulverización): En los ensayos experimentales se utilizó el secador “Bowen enginieering” serie “JBE 970”. c) Balanzas, Soporte Universal, Pinzas, cuchillo de acero inoxidable y espátula.

Método empleado para el secado: De los métodos empleados para la obtención de jugos de frutas deshidratadas se eligió el de secado por aspersión o atomización por tener las siguientes ventajas: Es una operación de secado continua y fácil. Existe un amplio intervalo de diseños de secadores que se pueden aplicar a materiales sensibles al calor, corrosivos y abrasivos.

Técnica del proceso de obtención de limón en polvo: Las corridas experimentales se llevaron a cabo en el Laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo. Se realizaron ensayos a diferentes condiciones de operación, tales como diferentes temperaturas, añadiendo encapsulante; esto es con la finalidad de obtener las condiciones operativas para la obtención de limón en polvo.

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Obtención experimental de limón en polvo: Para cumplir con los objetivos planteados en esta investigación el trabajo experimental se realizó por etapas, las que se describen a continuación: 1) Selección y clasificación: Se compró el limón en el mercado. Cumpliendo los siguientes requerimientos: de color amarillo verdoso y su cáscara firme, brillante y de textura fina. 2) Lavado: Se lavó los cítricos con agua corriente con la finalidad de eliminar la materia adherida a la superficie. 3) Cortado: Se llevó a cabo en forma manual. 4) Extracción del zumo de limón: Haciendo uso de un exprimidor de acero inoxidable. 5) Filtrado: El zumo de limón se filtró en un colador por decantación. 6) Mezclado: Se mezcló goma arábica, maltodextrina y agua potable en su punto de ebullición (proporción de 1:3:2 respectivamente) hasta que se homogenizó la masa y finalmente se agregó el zumo de limón filtrado haciendo una solución homogénea. 7) Secado: Se efectuaron los ensayos de secado por atomización variando las condiciones de operación (temperatura de secado). Teniendo la temperatura deseada en el Spray Dryer, se cargó la solución al equipo para ser atomizada. 8) Limón en polvo: Trascurrido ciertos minutos, dependiendo de la temperatura que se trabaje, se apagó el equipo y se procedió a descargar el limón atomizado. 9) Determinación de vitamina C. Se midió una muestra de 0.2 g de limón en polvo para determinar la cantidad de vitamina C, que éste posee por el Método de Tillmans.

1) RESULTADOS.

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) s o r c a m ( l e c x E n e s a d a l u c l a C . s e n o i c i t e p e r 4 a s a d a j a b a r t s a r u t a r e p m e t s e t n e r e f i d s a l e d s o d a t l u s e R . 2 a l b a T

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1000.0 800.0 600.0 400.0 LSC

200.0

LIC

0.0 0

2

4

6

8

10

-200.0 -400.0

2) DISCUSIÓN. El tiempo que se emplea para el secado de cada muestra, varía en función de la temperatura que se le fije, a mayor temperatura menor tiempo de secado. Los resultados de las últimas temperaturas fueron un sólido blanco y reseco. Como va aumentando la temperatura de secado; el limón atomizado va tomando un tono de color verde.

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Después de haber observado que la temperatura óptima estaba cerca al rango de las temperaturas (100-110) °C se ajusta los experimentos a una diferencia de 2.5, volviendo a trabajar como las anteriores a 4 repeticiones. Durante los análisis de las muestras de atomizado se observa que el porcentaje de vitamina C, aumenta en función al aumento de temperatura de atomización. Hasta un punto de una temperatura de 102.5 °C y a partir de ella, la vitamina C empieza a disminuir, al igual que la recuperación del producto. Se considera a la temperatura de 102.5 °C, como la óptima mostrada en el histograma, demostrando una conservación de 73.74 % de vitamina C. Las muestras se debe mantener en ambiente seco y fresco, en papel aluminio aislado de la luz. Debido a que el secador por aspersión es un equipo antiguo y tiene un marcador de temperatura de manecillas que va cambiando cada 5° C, no se puede precisar la temperatura óptima a la que se pueda conservar el mayor porcentaje de vitamina C, pero sí sugerir una temperatura que este muy cerca a ésta. Finalizado el proceso de atomización, siempre queda pegado el producto en las paredes del equipo, lo cual debe ser desprendido manualmente con una espátula.

3) CONCLUSIONES. 4) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

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