Revista Científica MACA OSMODESHIDRATADA

1. “EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DEL MEDIO OSMÓTICO EN LOS COEFICIENTES DE DIFUSIVIDAD DE
MASA DE SACAROSA Y AGUA DURANTE LA OSMODESHIDRATACIÓN DE LA MACA (Lepidium peruvianum
Chacón)”
“EFFECTS OF THE CONCENTRATION OF THE MEDIUM APPLY CRIO-GEL IN THE COEFFICIENTS OF THE
DIFFUSIVITY MASS OF SUCROSE AND WATER DURING THE OSMODESHIDRATACIÓN OF MACA
(Lepidium peruvianum Chacón)”
Carlos Seguil Mirones1
, Inés Marcia Alvarado León2
RESUMEN
El trabajo de investigación reporta los resultados
relacionados a la osmodeshidratación en las esferas de
pulpa de maca (Lepidium peruvianum Chacón),
sumergidas a soluciones osmóticas de sacarosa a
concentraciones de 50°, 60° y 70°Brix, a una temperatura de
50°C y presión atmosférica de Huancayo, se determinaron
los coeficientes de difusividad para sólidos solubles y para el
agua de las esferas de pulpa de maca hacia la solución
osmótica, para ello se utilizó el modelo matemático de la
segunda Ley de Fick (Modelo de Cranck para una esfera).
Para poder obtener un producto con una humedad final
adecuada para su almacenamiento, se usó el método
combinado: osmodeshidratación – secado en cabina. Donde
se sometió a las esferas de pulpa de maca
osmodeshidratadas a un secado con aire caliente a 50°C.
Palabras Clave: Maca, osmodeshidratación, solución
Osmótica.
ABSTRACT
The research reports the results related to osmotic
dehydration in the fields of pulp maca(Lepidium
peruvianum Chacón), submerged osmotic sucrose
solutions at concentrations of 50 °, 60 ° and 70 ° Brix, at a
temperature of 50 ° C and atmospheric pressure Huancayo,
determining the diffusivity coefficients for soluble solids and
water from the areas of pulp into the osmotic solution maca,
It used the mathematical model of the second law of Fick
(Cranck model for a sphere). To obtain a product with a final
moisture content suitable for storage, we used the combined
method: osmotic dehydration - drying cabinet. Where he
underwent pulp areas macaosmodehydrated a hot air drying
at 50 ° C.
Key Words: Maca, osmotic dehydration, osmotic solution.
INTRODUCCIÓN
La variedad de ecosistemas en el Perú, permite cultivar,
cosechar y suministrar productos de gran valor nutricional y
organoléptico, creando oportunidades de desarrollo de
productos agropecuarios con fines de exportación, es así el
caso de la milenaria raíz, la maca, el cual es originario del
Perú, planta peruana única porque posee características
físicas, propiedades alimenticias y medicinales de calidad.
Crece en las alturas de los Andes peruanos a más 4 000
metros sobre el nivel del mar debido a ello el clima es frío,
seco y lluvioso.
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
……...……………………………………………………………………………
.. La deshidratación osmótica es una de las alternativas de
conservación de alimentos, evitando perder cualidades
organolépticas y nutricionales. El presente trabajo determina
y explica los coeficientes de difusividad en la transferencia
de masa de sólidos solubles y agua, durante la
deshidratación osmótica de esferas de pulpa de maca
sumergidas en soluciones osmóticas de sacarosa a las
concentraciones de 50º, 60º y 70ºBrix, a temperatura de
50ºC y presión atmosférica de Huancayo. Para dar al
producto una estabilidad definitiva, se optó por llevar las
esferas osmodeshidratadas a una cabina de secado a 50ºC,
empleándose así el método combinado, deshidratación
osmótica – secado con aire caliente. El objetivo de la
investigación es: Evaluar el efecto de la concentración de la
solución osmótica en la cinética de la osmodeshidratación de
la maca a presión atmosférica de Huancayo.
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo experimental de la tesis se realizó en los
laboratorios de Ciencia de Alimentos, Tecnología de
Alimentos e Ingeniería de Alimentos de la Facultad de
Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad
Nacional del Centro del Perú – Huancayo. Se usó maca
fresca, color: amarillo, calibre I, procedente de la provincia
de Junín de los campos cosechados ubicados a más de los
4 000 m.s.n.m., pertenecientes al periodo de cosecha de
Junio – Julio del 2011. Como insumos empleados son
azúcar blanca refinada, ácido cítrico y agua destilada. Se
determinó la caracterización física (Peso individual, forma,
color y calibre) y análisis físicos (Sólidos solubles, humedad
y sólidos totales) tanto de la maca fresca como de las
esferas de pulpa de maca fresca pre-cocida, se utilizó el
Diseño completamente al azar (DCA).
Para la obtención de la solución osmótica se utilizó sacarosa
de grado alimentario (Azúcar blanca refinada), pesada en
función a los grados Brix finales que se empleó para la
solución osmótica (50°, 60° y 70°Brix), donde la dilución de
la misma se realizó en baño maría, llegando a la
concentración deseada con la ayuda de un refractómetro de
mano. Finalmente la solución osmótica de sacarosa se llevó
a pH 4 añadiendo Ácido cítrico, para dar una mayor
estabilidad a la solución.
En la figura 1, se muestra en diagrama de proceso seguido
en la investigación.

2. La maca fresca seleccionada, lavada con agua potable se
sometió a un tratamiento térmico en autoclave por 15 min
(105ºC), luego de ello se peló cada maca fresca para luego
darle forma de esferas de 2.5 cm de diámetro. La inmersión
en solución osmótica para los tres tratamientos T1, T2 y T3
(50°, 60° y 70°Brix) en estudio, se realizó en proporción de
1:2 (maca : solución osmótica de sacarosa), para cada
tratamiento se emplearon 44 esferas de pulpa de maca,
colocando para cada observación 4 esferas de maca (cuatro
repeticiones) sumergidas en 80 mL. de solución osmótica,
en baño maría a 50°C, se midió los grados brix y humedad
de las esferas de maca por cada intervalo de tiempo tomado
(0, 2, 10, 25, 45, 75, 105, 155, 215, 275 y 335 minutos).
El método utilizado para determinar la difusividad másica
efectiva de la transferencia de sólidos solubles y agua en las
esfera de pulpa de maca es el propuesto por Barbosa-
Cánovas y Vega-Mercado, (2000).
Donde la ecuación propuesta para una esfera es:
y en la que:
Siendo:
t = Tiempo.
Cmε = Coeficiente de difusividad.
Cm1 = la concentración inicial de las esferas de maca.
Cm = la concentración problema en el punto x y tiempo t.
Cm0 = la concentración inicial en cualquier punto interior de
la esfera.
r = radio de la esfera.
RESULTADOS
Características Físicas de la Maca Fresca.
Se utilizó maca fresca de las cuales se obtuvieron esferas
con las características mostradas en el Cuadro 1:
Cuadro 1: Características físicas de la materia prima
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Peso promedio de cada maca fresca
Forma
Color
Calibre
16 g
Cono
invertido
Amarillo
I
ANÁLISIS FÍSICOS
% Humedad maca fresca
Sólidos Totales
Sólidos Solubles
62.35 %
37.65 %
28.29 ºBrix
Características Físicas de las Esferas de Pulpa de Maca.
Luego de la cocción en autoclave por 15 minutos de la maca
fresca, se modeló esferas con las siguientes características
físicas mostradas en el Cuadro 2:
Figura 1: Diagrama de proceso para la
osmodeshidratación de esferas de
pulpa de maca












 2
Cm
2
0
.ε.π
1
22
.
1
.
π
6 r
t
n
nm
m
e
nC
C
01
1
0 mm
mm
m
m
CC
CC
C
C
E







3. Cuadro 2: Características físicas de las esferas de
pulpa de maca.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Peso promedio de cada esfera
Diámetro promedio de cada esfera
10 g
2.5 cm
ANÁLISIS FÍSICOS
% Humedad Promedio esfera de pulpa de maca
Sólidos Totales promedio
Sólidos Solubles promedio
64.84%
35.16 %
28.29 ºBrix
Comportamiento de los diferentes tratamientos
En la Figura 2, se grafica el comportamiento de los
tratamientos T1, T2 y T3 (50°, 60° y 70°Brix). En la evolución
de los sólidos solubles en las esferas de pulpa de maca.
Figura 2: Evolución de los sólidos solubles en las
esferas de pulpa de maca a 50º, 60º y 70°brix (T1, T2 y T3).
Siendo éste el modelo matemático que mejor describe la
ganancia de Sólidos Solubles en las esferas de pulpa de
maca.
T1: ºBrix = 0.00001t
2
+ 0.03474t + 26.9755 r
2
= 0,87423
T2: ºBrix = -0.00015t
2
+ 0.08089t + 31.08100 r
2
= 0,89439
T3: ºBrix = -0.00021t
2
+ 0.13779t + 31.96121 r
2
= 0,95029
En la Figura 3, se grafica el comportamiento de los
tratamientos T1, T2 y T3 (50°, 60° y 70°Brix). En la pérdida de
humedad en las esferas de pulpa de maca.
Figura 3: Evolución de la humedad de las esferas de
pulpa de maca en solución osmótica a 50, 60 y 70 ºbrix
(T1, T2 y T3).
Siendo éste el modelo matemático que mejor describe la
pérdida de humedad de las esferas de pulpa de maca.
T1: %H = 0.00005t
2
- 0.04710t + 61.76672 r
2
= 0,85200
T2: %H = 0.00019t
2
- 0.10865t + 63.62373 r
2
= 0,95857
T3: %H = 0.00014t
2
- 0.10514t + 62.18786 r
2
= 0,95766
Determinación de la Difusividad de Sólidos Solubles
Hacia las Esferas de Pulpa de Maca.
En el Cuadro 3 podemos observar los coeficientes de
difusividad de sólidos solubles hallados en las cuatro
repeticiones, para los tratamientos a 50, 60 y 70 ºbrix (T1, T2
y T3) y su respectivo promedio.
Cuadro 3: Valores de las repeticiones del tratamiento (T1,
T2 y T3) en la difusividad de sólidos solubles.
Determinación de la Difusividad de Humedad de las
Esferas de Pulpa de Maca Hacia la Solución Osmótica.
En el Cuadro 4 se observa los coeficientes de difusividad de
humedad hallados en las cuatro repeticiones, para los
tratamientos a 50, 60 y 70 ºbrix (T1, T2 y T3) y su respectivo
promedio.
REPETICIONES
Coeficiente
de
Difusividad Promedio
m
2
/s m
2
/s
T11 5.85E-10
5.67E-10
T12 5.05E-10
T13 5.82E-10
T14 5.95E-10
T21 3.74E-10
4.01E-10
T22 4.26E-10
T23 4.29E-10
T24 3.76E-10
T31 6.33E-10
7.70E-10
T32 8.22E-10
T33 9.12E-10
T34 7.11E-10

4. Cuadro 4: Valores de las repeticiones del tratamiento (T1,
T2 y T3) en la difusividad de humedad.
REPETICIONES
Coeficiente de
difusividad Promedio
m
2
/s m
2
/s
T11 1.50E-09
1.44E-09
T12 1.60E-09
T13 1.26E-09
T14 1.40E-09
T21 1.08E-09
9.61E-10
T22 1.03E-09
T23 9.10E-10
T24 8.28E-10
T31 7.07E-10
8.10E-10
T32 7.34E-10
T33 8.22E-10
T34 9.77E-10
Los resultados del contenido de humedad de las esferas de
pulpa de maca osmodeshidratada a los 335 minutos fueron
los siguientes: para T1 (50°Brix) 52.61%, para T2 (60°Brix)
48.13% y para T3 (70°Brix) 41.90% Humedad. Y el contenido
de sólidos solubles de las esferas de pulpa de maca para
cada tratamiento son: T1 (50°Brix) 38.25°Brix, T2 (60°Brix)
42.00°Brix y T3 (70°Brix) 55.75°Brix.
Al someter las esferas de pulpa de maca osmodeshidratadas
con aire caliente a temperatura de 50°C por un tiempo de 24
horas se obtuvieron los siguientes contenidos de humedad:
para T1 (50°Brix) 18.92%, para T2 (60°Brix) 17.41% y para T3
(70°Brix 21.52% Humedad. Y el contenido de sólidos
solubles de las esferas de pulpa de maca osmodeshidratada
para cada tratamiento son: T1 (50°Brix) 62°Brix, T2 (60°Brix)
60°Brix y T3 (70°Brix) 69°Brix.
DISCUSIÓN
El experimento se realizó a 50ºC a presión atmosférica de
Huancayo. El tiempo de 335 minutos es el tiempo se
adoptado, y con ello se obtuvo puntos para graficar asi
determinar los coeficientes de difusividad de transferencia de
masa a esa temperatura. La concentraciones con las que se
trabajó para cada tratamiento es T1 (50ºBrix),T2 (60ºBrix) y T3
(60ºBrix), tomados en base a Barbosa-Cánovas y Vega-
Mercado, (2000), que hace referencia que la temperatura y
la concentración de la solución osmótica afectan la velocidad
de pérdida de agua del producto. Comparada con el secado
por aire o con la liofilización, la deshidratación osmótica es
más rápida, ya que la eliminación de agua ocurre sin cambio
de fase.
Como observamos en el resultado de nuestros datos
experimentales, al trabajar con temperatura de 50ºC,
aceleramos el proceso a comparación que si hubiera sido a
temperatura ambiente (Temperatura promedio de Huancayo
20ºC). También se observa cuanto más es la concentración
de la solución osmótica, se produce mayor transferencia de
masa.
El pH de la solución osmótica para los tres tratamientos fue
de pH 4, basándonos en la mención de Barbosa-Cánovas
y Vega-Mercado, (2000), el cual explica que la ventaja de
bajar el pH de la solución osmótica, para la conservación de
alimentos por métodos combinados es el aumento de la
actividad de agua limitante de las bacterias y el descenso de
la resistencia térmica de las bacterias, mientras se potencian
los efectos antimicrobianos.
En la Figura 2, se muestra la evolución de los sólidos
solubles en las esferas de pulpa de maca, donde
observamos que hay mayor ganancia de sólidos solubles en
las esferas de pulpa de maca fresca sumergidas en solución
osmótica de sacarosa a 70ºBrix (T3), luego a 60ºBrix (T2) y
finalmente a 50ºBrix (T1). Estos resultados muestran que
existe una relación directamente proporcional entre la
concentración de la solución osmótica de sacarosa en la que
estan sumergidas las esferas de pulpa de maca, y la
ganancia de sólidos solubles en un determinado tiempo.
Como lo demuestra Egas, E. (2007), trabajando con fondos
de alcachofa.
La pérdida de humedad en las esferas de pulpa de maca
ocurre debido a que durante la inmersión de éstos en la
solución osmótica, se produce un intercambio osmótico, es
decir que a medida que los sólidos solubles van ingresando
a las esferas de pulpa de maca, se produce la salida
simultánea de agua hacia la solución osmótica. Ésta pérdida
de humedad es mayor en las esferas de pulpa de maca
inmersos en solución osmótica de concentración mayor,
siendo en este caso el T3 (70 ºBrix), en comparación a los
tratamientos T1 y T2 ( 50 y 60 ºBrix). Como se muestra en la
figura 3.
El fenómeno de difusión en las esferas de pulpa de maca en
la solución osmótica se produce en estado no estacionario
debido a que ésta se produce en función al tiempo Doran, P.
(1998). En el Cuadro 3 nos muestra los coeficientes de
difusividad de sólidos solubles hallados para los tres
tratamientos y su respectivo promedio, el cual evidencia que
el coeficiente de sólidos solubles obtenido en el T3 = 7.70E-
10 m
2
/s es mayor en comparación a los tratamientos T2 =
4.01E-10 m
2
/s y T1 = 5.67E-10 m
2
/s, sin embargo los
resultados no son directamente proporcionales a las
concentraciones de soluciones osmóticas en estudio, estos
resultados probablemente se deben a la heteregeonidad de
cada esfera (en ºBrix y estructura de tejido propia de cada
maca fresca ), clima, labores culturales y sustratos del
terreno.
Se determinó los coeficientes de difusividad de la pérdida de
humedad de las esferas de pulpa de maca hacia las
soluciones osmoticas para cada tratamiento, mostrados en
el cuadro 4, donde para T1 = 1.44E-09 m
2
/s; T2 = 9.61E-10
m
2
/s y T3 = 8.10E-10 m
2
/s. Estadísticamente entre los
tratamientos T2 y T3 no existe diferencia significativa y en
comparación al T1 se demuestra que a mayor concentración
de solución osmótica, menores son los coeficientes de
difusividad de la pérdida de humedad en las esferas de

5. maca. Este fenómeno explica Desrosier, N. (2006) cuando
nos menciona que al tener gran concentración en la solución
osmótica (hipertónica) se produce la entrada de los solutos
al alimento (hipotónica) en mayor cantidad en comparación
al agua que sale del alimento a travez de la membrana
semipermeable.
Conclusiones
 El efecto de la concentración de la solución osmótica en
las constantes de difusividad de transferencia de masa
sólidos solubles , desde las soluciones osmóticas a
50º, 60º y 70ºBrix (T1, T2 y T3) hacia las esferas de pulpa
de maca, son las siguientes:T1 = 5.67E-10 m
2
/s; T2 =
4.01E-10 m
2
/s y T3 = 7.70E-10 m
2
/s.
 Los modelos matemáticos para la ganancia de sacarosa
de las esferas de la pulpa de maca en la
osmodeshidratación, para cada tratamiento son: T1: ºBrix =
0.00001t
2
+ 0.03474t + 26.9755 ( r
2
= 0,87); T2: ºBrix = -
0.00015t
2
+ 0.08089t + 31.08100 ( r
2
= 0,89) y T3: ºBrix = -
0.00021t
2
+ 0.13779t + 31.96121 ( r
2
= 0,95).
 El efecto de la concentración de la solución osmótica en
las constantes de difusividad del agua de las esferas
de pulpa de maca hacia la solución osmótica fueron: T1 =
1.44E-09 m
2
/s; T2 = 9.61E-10 m
2
/s y T3 = 8.10E-10 m
2
/s.
 Los modelos matemáticos para cada tratamiento, que
explican la pérdida de agua de la maca hacia la solución
osmótica, son: T1: %H = 0.00005t
2
- 0.04710t + 61.76672
(r
2
= 0,85); T2: %H = 0.00019t
2
- 0.10865t + 63.62373 (r
2
=
0,96) y T3: %H = 0.00014t
2
- 0.10514t + 62.18786 (r
2
=
0,96).
 El mejor tratamiento para la osmodeshidratación de
esferas de pulpa de maca de diámetro 2.5 cm, es a la
concentración de 60º Brix a temperatura de tratamiento de
50ºC y presión atmosférica de Huancayo. Ya que es la
concentración donde eliminamos mayor cantidad de agua
y obtenemos mayor transferencia de sólidos solubles en
las esferas de maca.
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