FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

TEMA DE INVESTIGACION CIENTIFICA

SECADO DE CARNE: INFLUENCIA DEL TIEMPO Y

TEMPERATURA DE SECADO EN LA PERDIDA DE AGUA

CURSO: CONSERVACION Y TRANSFORMACION DE ALIMENTOS

ALUMNO: VICTOR MANUEL CHIRINOS MICHILO

DOCENTE: ING. NICOLAS ORTIZ ZEVALLOS

LIMA – PERÚ

2010

INTRODUCCION

Por su composición la carne es considerada como un medio ideal para

el crecimiento de muchos microorganismos por lo que es clasificada entre los alimentos

altamente perecederos. El hombre, a través de los años, ha desarrollado métodos de

conservación que permiten aumentar la vida útil de este producto; la deshidratación o

secado constituye el más antiguo de ellos y comúnmente se emplea en asociación con el

salado. El principio de conservación radica en que los microorganismos que causan el

deterioro no pueden crecer ni multiplicarse en ausencia de agua.

Existen muchas técnicas y métodos de conservación de productos alimenticios, muchos de

los cuales con algunas desventajas en cuanto a repercusiones en el consumidor.

La técnica del secado ofrece muchas ventajas, tales como: los alimentos se hacen mas

pequeños y pesan menos que en su estado natural; requieren mínimo espacio para

transportarlos y almacenarlos; abaratan los costos de transporte y de espacios en

almacenes; conservan gran parte de su sabor, color, sabor, consistencia y aspecto durante

largos periodos, Sólo requieren refrigeración a partir de que se hidratan para su consumo;

están disponibles en cualquier temporada; son una buena opción para personas muy

ocupadas; Ideales como tentempié, en casos de desastre, excursiones o montañismo; en el

proceso de deshidratación sólo tienen una pérdida mínima de sustancias nutritivas.

Hasta hoy son pocas las empresas que manejan el secado de carne a gran escala, y la

mayoría de las de pequeña escala son del tipo casero o semi-industrial. El poder controlar

un proceso de secado requiere del conocimiento de su comportamiento bajo las

condiciones específicas del material a secar, en donde herramientas ingenieriles como una

curva de velocidad y cinética de secado, así como los balances de materia y energía

tendrían que ser empleadas con rigurosidad para lograr calidad y bajos costos. Para ello es

necesario conocer ciertos parámetros como: la temperatura, humedad y velocidad del aire,

área superficial y el tiempo.

RESUMEN

En este artículo se presenta una investigación experimental desarrollado en las

instalaciones de un laboratorio de la Universidad Wiener, para estudiar la influencia e

importancia de la variable tiempo de secado, y temperatura de secado en la pérdida de agua

en un proceso de SECADO de carne de res utilizando una estufa de laboratorio.

El objetivo de la investigación fue generar información que permita describir y conocer de

las relaciones existentes entrte las varaibles que intervienen en un proceso de Secado de

Carne.

El trabajo experimental consistió en la realización de pruebas de secado por calentamiento

producido en una estufa de laboratorio.

Las pruebas se realizaron variando factores como: tamaño de las muestras, temperatura de

la estufa y tiempo de permanencia en la misma.

La realización de la presente investigación permitió conocer, a pesar de cierta deficiencia

por descalibración del control de temperatura de la estufa, que la temperatura óptima de

secado para la carne de res esta alrededor de los 60ºC, pues se constató que en las muestras

sometidas a temperaturas mayores se comenzaba a formar una película con tendencia a

formación de una especie de costra que interrumpiría el proceso de secado evitando que

siga emergiendo la humedad desde dentro del cuerpo a secar.

Palabras claves: Secado, carne de res, temperatura, tiempo, pérdida de agua.

Agradecimientos

Al Profesor Ing. Nicolás Ortiz Zevallos por la valiosa asesoría así como también a personal de laboratorio de la Universidad que me permitió hacer este estudio.

REVISIÓN DE LITERATURA

DEFINICION DE SECADO

Por definición, el secado es la operación que elimina por evaporación el agua de una materia húmeda (sólida o líquida). Numerosos productos alimenticios son secados en el momento de su transformación y/o conservación. Se trata de convertir productos perecederos en productos estables debido a la disminución de la actividad del agua (Boulogne, 2008)

La deshidratación es una de las técnicas mas antiguamente utilizada para la conservación de alimentos […]. Generalmente se entiende por deshidratación la operación mediante la cual se elimina total o parcialmente el agua de la sustancia que la contiene. (Maupoey, 2001).

Las variables que determinan el tiempo de secado de un material son:- Del aire: temperatura, velocidad másica, humedad, características del flujo

(dirección), etc.- Del Producto: Humedad, tamaño, forma, estructura, etc. (Maupoey, 2001).

VENTAJAS DE LA DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS

Son más pequeños y pesan menos que en su estado natural.

Requieren mínimo espacio para transportarlos y almacenarlos.

Abaratan los costos de transporte y de espacios en almacenes.

Conservan gran parte de su sabor, color, sabor, consistencia y aspecto durante largos periodos.

Sólo requieren refrigeración a partir de que se hidratan para su consumo.

Tiempo prolongado de conservación.

Están disponibles en cualquier temporada.

Son una buena opción para personas muy ocupadas.

Ideales como tentempié, en casos de desastre, excursiones o montañismo.

Durante el proceso de deshidratación sólo tienen una pérdida mínima de sustancias nutritivas.

En la deshidratación de alimentos se utilizan productos de buena calidad que se encuen-tran en condiciones óptimas de madurez e higiene; algunos, como las frutas, las verduras y las carnes, se rebanan para lograr un mejor desecado, a veces se elimina la piel y se some-ten a otros procedimientos, como son:

• Blanqueado. Se utiliza sobre todo en verduras y frutas para mantener su color y sabor; consiste en introducir el alimento en agua salada hirviendo o en vapor (verduras de hoja verde) durante algunos segundos o minutos, dependiendo del alimento; posteriormente, se sumergen en agua helada y se escurren.

• Baño de limón. Se utiliza para evitar la oxidación del alimento (ennegrecimiento); se exprime jugo de limón directamente sobre el alimento o bien se sumerge en una solución de agua con jugo de limón. Después se deja secar.

Posteriormente, se procede a deshidratarlo o secarlo y se empaca o envasa de inmediato para protegerlo de la contaminación microbiana, humedad e insectos; algunos alimentos se someten a un proceso de pasteurización para asegurar su pureza bacteriológica, alargar su vida de anaquel y tener la seguridad de que se puede consumir sin riesgo para la salud.

Para almacenarlos se requiere un ambiente fresco y seco donde no estén expuestos a los rayos solares o a la luz directa. Una vez que se haya abierto el envase se debe utilizar todo el producto lo más pronto posible o sellarlo muy bien para evitar que se contamine o se humedezca y se descomponga (http://agqnutricion.com/2009/02/ventajas-de-los-alimentos-deshidratados/)

OBJETIVO

El objetivo de la investigación fue generar información que permita describir y conocer de las relaciones existentes entre las variables que intervienen en un proceso de Secado de Carne, así como aporte para el conocimiento de la influencia del tiempo de secado en el contenido de agua de las carnes.

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Tipo de Investigación

Básica experimental

Exploratoria, Descriptiva

Cuantitativa.

Unidades de Análisis

Muestras diversas de carne de reses sometidas al proceso de secado.

Población

Pruebas de Secado de carne de res.

Muestra

Pruebas de secado de carne de res

Preguntas de Investigación

¿Cuál es la influencia de la temperatura y del tiempo de secado en la

reducción del contenido de agua en la carne de res?

¿Cuál sería la temperatura óptima en el secado de carne de res?

Hipótesis

La Cantidad de agua perdida por la carne en un Proceso de Secado esta

determinado por la Temperatura y el Tiempo de Secado.

Variables

Independientes: Temperatura de secado, tiempo de secado.

Dependientes: Niveles de agua en la carne.

6.8 Instrumentos de Medición

Termómetro de mercurio

Sensor de temperatura y termostato de estufa

RECOPILACIÓN DE DATOS

PARTE EXPERIMENTAL

La parte experimental se desarrolló en el laboratorio 503 de la sede Nº 1 de la Universidad. El trabajo experimental consistió en la realización de pruebas de secado por calentamiento producido en una estufa de laboratorio.Las pruebas se realizaron variando factores como: tamaño de las muestras, temperatura de la estufa y tiempo de permanencia en la misma.

MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS

- Carne de Res 475 gramos

- Estufa Esterilizadora UM 200-800 Memmert 1 und.

- Balanza Analítica 1 und.

- Termómetro 1 und.

- Vicker 500 ml 1 und.

- Espátula 1 und.

- Cuchillo 1 und.

- Tabla de picar 1 und.

- Bandeja 1 und.

- Guantes quirúrgico/sanitarios 2 pares

PROCEDIMIENTOS

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS

- Se hizo el lavado y escurrido de la carne.

- Se trozó la carne en 6 porciones para obtener las muestras;

- Se pesaron las muestras;

- 4 muestras se obtuvieron de trozar y pesar intencionalmente 2 parejas de muestras

con el mismo peso. (Tabla X1).

Tabla X1

MuestrasMasa (gr) Temperatura (º C)

mi Tºi

M1 90.2 19.2M2 61.3 19.4M3 61.3 19.1M4 82.2 19.2M5 90.2 19.3M6 84.6 19.4

PROCESO DE SECADO

- Se midió la temperatura de las muestras.

- Se reguló temperatura de la Estufa, ajustando el termostato a 60 ºC.

- Se ingresó a la estufa las muestras en 3 parejas para 3 pruebas en diferentes

momentos: M1 - M2; M3 - M4 y M5 - M6

- Se llevó el control del proceso, cuyos parámetros se muestran en la Tabla X2

Tabla X2Prueba P1(*) P2 P3Muestras M1 - M2 M3 - M4 M5 - M6Período de tiempo 19:30 - 20:30 20:33 - 21:23 21:35 - 22:25Tiempo transcurrido 60 min 50 min 60 minTº ambiente 24.3 ºc 23.2 ºc 22.7 ºc

Parámetro TiempoMasa Tº de

estufa(*)

Masa Tº de estufa(*)

Masa Tº de estufa(*)

m1 m2 m3 m4 m5 m6

  0` 90.20 61.30 60 61.30 82.20 70 90.20 84.60 70  10` 87.72 59.24 58 59.30 79.81 68 85.90 79.84 69  20` 85.56 57.47 61 57.58 77.75 71 82.01 75.94 72  30` 84.47 56.56 62 56.63 76.61 72 78.21 73.04 71

40` 83.35 55.63 69 55.71 75.61 72 75.62 70.16 69Mediciones 50` 82.25 54.72 71 55.08 74.52 71 74.60 68.33 70

  60` 81.60 54.10 72     73.70 67.24 69

Observaciones:1.-En la prueba P1 se detectó a los 15 minutos una diferencia de temperatura de 9 ºC entre el indicador de temperatura de la estufa y la lectura del termómetro introducido en la estufa por 2 minutos, a partir del cual se ajustó el termostato a 70ºC para absorber esta diferencia.2.- En la misma Prueba a los 35 minutos se realizó una medición directa de temperatura del producto registrándose 44ºC en el producto, esto como referencia respecto de los 69 ºC del indicador de la estufa y de los 60 ºC del interior de la estufa (por la diferencia precitada)

(*) En el cuadro se presenta el dato de la lectura del indicador del termostato, pero según la observación N° 1, se debe tener en cuenta la diferencia con la temperatura real del interior de la estufa.

(**)En esta prueba se comenzó ajustando el termostato a 60°C, luego se ajustó a 70°C, por motivos, también, indicado en la Observación N° 1.

GALERIA

ANÁLISIS DE RESULTADOS

RESULTADOS DE SECADOA continuación en las siguientes figuras se muestran los resultados de las cinéticas de secado de las muestras para diferentes combinaciones de tiempos, de masa y de temperaturas. Si bien, solo se han hecho 3 pruebas, éstas se han formulado de tal manera que han permitido analizar comparaciones entre muestras de diferentes pruebas.A falta de instrumentación para medir el porcentaje de humedad de los cuerpos a secar se toma como datos de niveles de Humedad a la relación existente entre las diferencias de masa de una muestra en el tiempo y la relación entre las diferencias de masa del inicio del proceso y el final del mismo. Así tenemos los gráficos generados en hojas de cálculo de Excel.

Fig. 1. Curvas de Secado de muestras 1 y 2 (Prueba Nº 1) de masas diferentes a igual temperatura y con el mismo tiempo.

Fig. 2. Curvas de Secado de muestras 2 y 3 de masas iguales, a igual temperatura pero tiempos de permanencia distintos. (Muestras de 2 pruebas diferentes)

Fig 3. Curvas de Secado de Muestras 3 y 4 (Prueba Nº 2) de masas diferentes a igual Temperatura y a igual tiempo pero menor al de la prueba 1 (50 min).

Fig. 4. Curvas de Secado de muestras 1 y 5 de masas iguales con igual tiempo pero a distintas temperaturas. (Muestras de 2 pruebas diferentes)

Fig. 5. Curvas de secado de muestras 5 y 6 (Prueba Nº 3) de masas diferentes con un mismo tiempo y a igual temperatura pero mayor al de las pruebas anteriores.

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

CONCLUSIONES

ANALIZAR CADA GRAFICO

La realización de la presente investigación permitió conocer, a pesar de cierta deficiencia

por descalibración del control de temperatura de la estufa, que la temperatura óptima de

secado para la carne de res esta alrededor de los 60ºC, pues se constató que en las muestras

sometidas a temperaturas mayores se comenzaba a formar una película con tendencia a

formación de una especie de costra que interrumpiría el proceso de secado evitando que

siga emergiendo la humedad desde dentro del cuerpo a secar.

RECOMENDACIONES PARA INVESTIGACIONES FUTURAS

El contar con tecnología para la medición de variables del aire, tales como velocidad

másica, humedad, características del flujo (dirección) van a permitir una mejor

investigación, así como el equipamiento adecuado para controlar la evolución del

volumen, densidad y dimensiones de la muestra con el tiempo de secado.

Así también, la evaluación de cambios microestructurales y de la evolución de parámetros

de calidad de la muestra (color, textura, sabor) durante el secado, se hacen imprescindibles

para investigaciones que no solo buscan la influencia de la temperatura en el nivel de

humedad en la carne, si no que también cuando se requiere conocer de influencias en otras

características y parámetros de la carne.

REFERENCIAS

Maupoey, Pedro Fito (2001). Introduccion al secado de alimentos por aire caliente. Valencia España. Servicio de Publicaciones-Universidad Politécnica de Valencia, 1ª ed., 1ª imp.(06/2001)

Ibarra Armenta, Aouda Sofia (2001). Estudio y Mejora del Proceso de Secado de Carne de Bovino para Carne Seca y Machaca Estilo Sonora. México. Publ. División de Tecnología de los Alimentos de Origen Animal. México.

Artículo acerca de las Ventajas de la Deshidratación de Alimentos desde: http://agqnutricion.com/2009/02/ventajas-de-los-alimentos-deshidratados/