Resúmenes
Se ha estudiado el pelado químico y termofísico en una etapa de espárragos de la variedad Argentuil. Para el pelado químico se utilizó la Metodología de la Superficie de Respuesta, evaluando el efecto que las variables concentración del baño de NaOH (20, 40, 60 g/kg), temperatura del baño (55, 70, 85ºC) y tiempo de pelado (30, 75, 120 segundos) tienen sobre el rendimiento de la operación y la calidad del pelado. Para el pelado termofísico se estudió el efecto que el tiempo de pelado (10, 20, 30 segundos) y el tamaño del espárrago ejercen sobre las respuestas mencionadas. Se determinó que los modelos estadísticos obtenidos para el pelado químico fueron apropiados, encontrándose que la mejor calidad de pelado y más altos rendimientos se ubican para condiciones de baja concentración de NaOH, corto tiempo y alta temperatura. En el pelado termofísico el tiempo óptimo de procesamiento, para ambos tamaños de espárragos, fue de 20 segundos, para una presión de trabajo de 5,1 kg/m2.
pelado químico; pelado termofísico; espárrago; superficie de respuesta
One stage chemical and steam peeling of asparagus, Argentuil variety, has been studied. Response Surface Methodology was used to evaluate the effect of the variables, NaOH concentration of bath (20, 40, 60 g/kg), bath temperature (55, 70, 85ºC) and the peeling time (30, 75, 120 seconds) on yield and peeling quality. For steam peeling process the effect of peeling time (10, 20, 30 seconds) and asparagus size on the mentioned responses was also studied. Statistical models developed for chemical peeling of asparagus were appropriate; processing conditions for optimum peeling quality and highest yield were found in regions of low NaOH bath concentration, short peeling time and high bath temperature. The optimum steam peeling time, for both asparagus sizes, was 20 seconds, for a steam pressure of 5.1 kg/cm2.
chemical peeling; steam peeling; asparagus; response surface
PELADO QUIMICO Y TERMOFISICO DE ESPARRAGOS.1 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2
Raúl L. GARROTE2 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2 ,* 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2 , Enrique R. SILVA2 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2 , Ricardo A. BERTONE2 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2 , Adriana AVALLE2 1 Recebido para publicção em 05/03/98. Aceito para publicação 04/08/98. 2
RESUMEN
Se ha estudiado el pelado químico y termofísico en una etapa de espárragos de la variedad Argentuil. Para el pelado químico se utilizó la Metodología de la Superficie de Respuesta, evaluando el efecto que las variables concentración del baño de NaOH (20, 40, 60 g/kg), temperatura del baño (55, 70, 85ºC) y tiempo de pelado (30, 75, 120 segundos) tienen sobre el rendimiento de la operación y la calidad del pelado. Para el pelado termofísico se estudió el efecto que el tiempo de pelado (10, 20, 30 segundos) y el tamaño del espárrago ejercen sobre las respuestas mencionadas. Se determinó que los modelos estadísticos obtenidos para el pelado químico fueron apropiados, encontrándose que la mejor calidad de pelado y más altos rendimientos se ubican para condiciones de baja concentración de NaOH, corto tiempo y alta temperatura. En el pelado termofísico el tiempo óptimo de procesamiento, para ambos tamaños de espárragos, fue de 20 segundos, para una presión de trabajo de 5,1 kg/m2.
Palabras claves: pelado químico; pelado termofísico; espárrago; superficie de respuesta.
SUMMARY
CHEMICAL AND STEAM PEELING OF ASPARAGUS. One stage chemical and steam peeling of asparagus, Argentuil variety, has been studied. Response Surface Methodology was used to evaluate the effect of the variables, NaOH concentration of bath (20, 40, 60 g/kg), bath temperature (55, 70, 85ºC) and the peeling time (30, 75, 120 seconds) on yield and peeling quality. For steam peeling process the effect of peeling time (10, 20, 30 seconds) and asparagus size on the mentioned responses was also studied. Statistical models developed for chemical peeling of asparagus were appropriate; processing conditions for optimum peeling quality and highest yield were found in regions of low NaOH bath concentration, short peeling time and high bath temperature. The optimum steam peeling time, for both asparagus sizes, was 20 seconds, for a steam pressure of 5.1 kg/cm2.
Keywords: chemical peeling; steam peeling; asparagus; response surface.
1 INTRODUCCCIÓN
La operación de pelado es una de las más importantes en el procesamiento de espárragos blancos, ya sea que vayan a ser preservados por congelación o esterilización térmica. En general, los espárragos son pelados mecánicamente [8, 1]. Si bien el pelado realizado por medios químicos o termofísicos se utiliza ampliamente en el procesamiento de frutas y hortalizas [7, 3], su uso no se ha extendido al espárrago. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es presentar algunos resultados obtenidos durante el estudio del efecto que las variables de la operación de pelado químico y termofísico producen sobre la calidad y el rendimiento de los espárragos pelados, determinando posibles condiciones óptimas para la operación.
2 MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Pelado químico de espárragos.
2.1.1 - Diseño esperimental.
Se utilizó la Metodología de la Superficie de Respuesta, adoptando un diseño de tres variables independientes, en tres niveles [2, 4, 5]. Las tres variables independientes y sus niveles (entre paréntesis) fueron: concentración del baño, g/kg, [20, 40, 60]; temperatura, ºC, [55, 70, 85]; tiempo, segundos, [30, 75, 120]. Las experiencias realizadas fueron 15, de las cuales 3 fueron repeticiones del punto central. Las respuestas medidas fueron la calidad y el rendimiento de los espárragos pelados. Se asume que la función que vincula las respuestas con las variables independientes se puede aproximar con un polinomio de segundo orden, que tiene la siguiente forma:
Respuesta =
donde x1 , x2 y x3 son la concentración, la temperatura y el tiempo expresados en forma codificada ( que toman los valores 1, 0 y -1 respectivamente), y b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22, b33 son los coeficientes de regresión.
Los espárragos, de la variedad Argentuil, fueron lavados, clasificados y cortados a una longitud de 0,125 m. Los espárragos fueron seleccionados de acuerdo a los siguientes diámetros (medidos en la base del corte): 0,011; 0,012; 0,013; 0,014 y 0,015 m. y procesados en un equipo de planta piloto con control automático de temperatura del baño y agitación con aire comprimido. Dos lotes de cinco espárragos cada uno (incluía todos los diámetros seleccionados) se colocaban en cestillas especialmente diseñadas y éstas se sumergían en el baño de NaOH (las yemas del espárrago no se sumergían); luego del tiempo prescripto de pelado, las cestillas se extraían, se drenaban y los diez espárragos eran pelados a mano bajo un chorro de agua corriente. Una vez pelados se realizaba la evaluación de las dos respuestas:
a) Rendimiento de pelado (%): medido como la relación entre el peso de los espárragos pelados y el peso de los espárragos antes de ser pelados, multiplicando a la razón obtenida por cien.
b) Calidad de los espárragos pelados: evaluada por los miembros del grupo de trabajo, los que siguieron la siguiente escala de puntuación: 1, espárrago no pelado ( el espárrago está limpio pero con su piel intacta); 2, espárrago insuficientemente pelado (30% de la piel queda retenida; adicionalmente aparecen manchas amarillas en la superficie del espárrago); 3, espárrago con pelado regular (10% de la piel queda retenida; no hay manchas amarillas); 4, espárrago con pelado aceptable ( sólo el 3% de piel retenida; no hay manchas amarillas); 5, espárrago con pelado óptimo (pelado parejo en toda la superficie del espárrago); 6, espárrago bien pelado (ligero sobrepelado; como 5 pero se ha producido la extracción de algunas fibras interiores del espárrago); 7, espárrago con sobrepelado regular ( algo del tejido interior del espárrago ha sido extraído y aparecen fibras sueltas); 8, espárrago sobrepelado (como 7 pero más tejido interior extraído y adicionalmente se notan manchas amarillas); 9, espárrago excesivamente sobrepelado (el tejido del espárrago se ha ablandado completamente y aparecen en algunas zonas de la superficie manchas transparentes).
La piel retenida en el espárrago luego del pelado se midió como área (m2 /espárrago) con papeles transparentes especialmente preparados, y se refirió al área promedio de la superficie del espárrago.
Las evaluaciones estadísticas correspondientes se realizaron mediante la utilización de un software estadístico, programado con el modelo experimental de Box y Behnken [2]. Se realizó el análisis de varianza, se estimaron los coeficientes de los polinomios correspondientes al diseño experimental, y se obtuvieron los gráficos de las superficies de respuesta y los de contorno.
2.2 Pelado termofísico de espárragos.
2.2.2 - Procedimiento esperimental.
Para el pelado termofísico de espárragos se utilizó un equipo de planta piloto [6], que consta de una cámara de pelado aislada, cuyo diámetro interior es de 0,17 m y su altura de 0,44 m; la presión de trabajo utilizada fue de 5,1 kg/m2 (manométrica). El equipo de pelado era precalentado, luego se realizaba la carga, cerrándolo inmediatamente; luego se introducía el vapor a través de dos difusores, alcanzando la presión y temperatura de trabajo (158ºC) en aproximadamente 7 segundos; una vez culminado el pelado, se expulsaba el vapor de la cámara, y se introducía agua a través de los difusores, a temperatura ambiente.
Los espárragos frescos, de la variedad Argentuil, fueron lavados, cortados a una longitud de 0,125 m y clasificados en seis diámetros. Se formaron dos grupos de espárragos: uno incluía aquéllos con diámetros 0,011; 0,012 y 0,013 m, y el otro incluía los diámetros 0,014; 0,015 y 0,016 m. Cada tratamiento se realizó separadamente a cada grupo, el que consistía de seis espárragos, dos por cada diámetro. Los seis espárragos se colocaban en un cestilla especial construída en malla de acero inoxidable; ésta se cargaba al equipo, y los espárragos se procesaban termofísicamente durante los siguientes tiempos: 10; 20 y 30 segundos. Después de ejecutar el enfriamiento con agua a 20ºC durante 60 segundo, la piel de los espárragos era extraída a mano bajo agua corriente. Una vez drenados, se determinaba sobre los espárragos el rendimiento y la calidad.
a) Rendimiento de pelado (%): ídem pelado químico de espárragos.
b) Calidad de los espárragos pelados: se utilizó una metodología similar a la descripta para el pelado químico, siendo la escala de puntuación la siguiente: 1, espárrago no pelado (el espárrago está limpio pero con su piel intacta); 2, espárrago insuficientemente pelado (30% de la piel queda retenida); 3, espárrago con pelado regular (10% de la piel queda retenida); 4, espárrago con pelado aceptable (mínima cantidad de piel retenida en la base del tallo; no hay deterioro de la yema); 5, espárrago con pelado óptimo (pelado parejo en toda la superficie del espárrago; no hay deterioro de la yema); 6, espárrago bien pelado (igual a 5, pero aparecen algunas fibras sueltas); 7, espárrago con sobrepelado regular (espárrago bien pelado con algunas fibras sueltas y algún deterioro de las yemas); 8, espárrago sobrepelado (pelado desparejo, fibras sueltas, algún deterioro de las yemas); 9, espárrago excesivamente sobrepelado (igual a 8 pero se nota un deterioro importante de las yemas).
La piel retenida en el espárrago luego del pelado se midió de acuerdo a lo descripto en el apartado de pelado químico.
Cada tratamiento de pelado termofísico se realizó al menos por triplicado. Los resultados se evaluaron estadísticamente utilizando el test de Fisher y el test t-student, a fin de comparar las medias y determinar si había diferencias estadísticas entre los tratamientos.
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Pelado químico de espárragos.
La Tabla 1 muestra los resultados experimentales obtenidos para los 15 tratamientos realizados. Las respuestas fluctuaron entre los siguientes límites: rendimiento (69,79 y 91,89%); calidad de pelado [2, 9].
Los tratamientos se realizaron en un orden al azar.
La Tabla 2 muestra los resultados del análisis de varianza realizado para el rendimiento, notándose que el modelo desarrollado es adecuado ya que la falta de ajuste fue no significativa, r2 = 0,9938, siendo los términos significativos al 99%, la concentración, la temperatura y el tiempo, y al 95%, la temperatura al cuadrado. La Tabla 3 presenta los valores de los coeficientes de regresión del polinomio, mostrando los niveles de significancia para cada uno.
Coeficientes de regresión del polinomio correspondiente a la respuesta rendimiento de pelado.
* Nivel de significación 1%
** Nivel de significación 5%
La Tabla 4 muestra los resultados del análisis de varianza realizado para la calidad de pelado; también el modelo desarrollado es apropiado, siendo la falta de ajuste no significativa, r2 = 0,9766, apareciendo como términos significativos al 99%, la concentración, la temperatura y el tiempo, y al 95%, el producto de la concentración por el tiempo, la temperatura al cuadrado y el tiempo al cuadrado. La Tabla 5 presenta los valores de los coeficientes de regresión del polinomio, con los niveles de significancia para cada uno.
* Nivel de significación 1%
** Nivel de significación 5%
A continuación se exploraron las superficies de respuesta para cada variable dependiente en función de la concentración y la temperatura, manteniendo constante el tiempo (éste se varió desde el límite inferior al superior). Las Figuras 1 y 2 presentan las superficies para el rendimiento y la calidad de pelado para t = 75 segundos. También para dicho tiempo la Figuras 3 y 4 muestran los contornos de nivel, es decir, gráficos bidimensionales que permiten apreciar las diferentes condiciones de concentración y temperatura que permiten obetener diferentes valores de las respuestas. En la Figura 3 se aprecia que los rendimientos que se pueden obtener se encuentran entre 73 y 87%, en tanto la Figura 4 muestra que las calidades de pelado a obtener variarán entre 4 y 8. Si se superponen estos gráficos se pueden encontrar los puntos o zonas de encuentro para una dada calidad que se prefija y los rendimientos correspondientes. La Figura 5 muestra que si prefijamos la calidad de pelado 5 (óptima), vemos que se producen dos puntos de encuentro con rendimiento igual a 82%, dos con rendimiento 83% y uno con rendimiento 84%; este último sería para el tiempo de 75 segundos el óptimo, produciéndose para las condiciones de c = 22,4 g/kg y T = 76,99 ºC.
Superfície de respuesta para el rendimento de pelado (%), en función de la concentración y la temperatura, a tiempo = 75 segundos.
Superfície de respuesta para la calidad de pelado, en función de la concentración y la temperatura, a tiempo = 75 segundos.
Gráfico bidimensional para la calidad de pelado (4 a 8), en función de la concentración y la temperatura, a tiempo = 75 segundos.
Gráfico bidimensional para el rendimento de pelado, (73 a 87%) en función de la concentración y la temperatura, a tiempo = 75 segundos.
Si uno aumenta el tiempo de pelado sólo se podrá conseguir la calidad óptima de pelado con rendimientos inferiores; si se desea aumentar el rendimiento, necesariamente hay que disminuir el tiempo del proceso. Se exploraron los gráficos bidimensionales para ambas respuesta variando el tiempo desde 75 hasta 30 segundos. La Figura 6 muestra que para t = 45 segundos, la calidad 5 corta al rendimiento 85% en c = 26,36 g/kg y T = 81,78 ºC, y al rendimiento 86% en c = 22,60 g/kg y T = 82,35 ºC. El máximo rendimiento que se puede lograr para una calidad de pelado óptima es igual a 87%, y se logra para las condiciones de corto tiempo, baja concentración de NaOH y alta temperatura. Las Figuras 7 y 8 muestran los dos posibles puntos de interacción, operando a t = 39 segundos, c = 20,56 g/kg y T = 83,91ºC ó t = 34,5 segundos, c = 21,6 g/kg y T = 84,75ºC.
Superposición de los gráficos de rendimento de pelado (77 a 91%) y calidad de pelado (4 a 6), para tiempo = 45 segundos.
Superposición de los gráficos de rendimento de pelado (73 a 91%) y calidad de pelado (3 a 5), para tiempo = 39 segundos.
Superposición de los gráficos de rendimento de pelado (79 a 92%) y calidad de pelado (2 a 5), para tiempo = 34,5 segundos.
El punto de la Figura 6 para t = 45 segundos, c = 26,36 g/kg y T = 81,78ºC, fue probado en planta piloto, obteniendo para las respuestas los valores de 5 para la calidad de pelado y 83,53% para el rendimiento, no encontrándose diferencias significativas al 99% entre los valores experimentales y los obtenidos con los respectivos modelos desarrollados.
3.2 Pelado termofísico de espárragos.
La Tabla 6 muestra el efecto del tiempo de pelado y el tamaño de los espárragos sobre el rendimiento y la calidad de pelado. Para ambos tamaños el tiempo de pelado tuvo un efecto significativo para ambas respuestas. A medida que el tiempo de pelado se incrementa disminuye el rendimiento, en tanto la calidad de pelado pasa de un valor aceptable a 10 segundos, a un óptimo a 20 segundos, y a sobrepelado excesivo o ligero a 30 segundos para los tamaños 1 y 2 respectivamente. Para 30 segundos hubo diferencias significativas para los tamaños 1 y 2 tanto para el rendimiento como para la calidad de pelado. Para el tiempo de 20 segundos y para ambos tamaños se obtuvo la mejor calidad de pelado, pero los rendimientos fueron de 78,89 y 81,44% respectivamente para los tamaños 1 y 2.
Efecto del tiempo y el tamaño sobre el rendimiento y la calidad de los espárragos pelados termofísicamente.
a-c Medias con diferentes letras en la misma columna para cada respuesta son significativamente diferentes (P< 0,05)
d-e Medias con diferentes letras en la misma fila para cada respuesta son significativamente diferentes (P< 0,05)
Tamaño 1: espárragos de diámetros 0,011; 0,012 y 0,013 m.
Tamaño 2: espárragos de diámetros 0,014; 0,015 y 0,016 m.
4 CONCLUSIÓN
Los resultados obtenidos en este trabajo indican que, al menos para la escala en que se concretaron las experiencias, es posible realizar el pelado químico o termofísico de espárragos de la variedad Argentuil. Los modelos estadísticos de superficie de respuesta obtenidos para el pelado químico fueron apropiados, encontrándose que la mejor calidad de pelado ( pelado ópti-mo) y más alto rendimiento (87%) se registró para condiciones de proceso de baja concentración de NaOH (20,56-21,6 g/kg), corto tiempo (34,5-39 segundos) y alta temperatura (83,91-84,75 ºC). En el pelado termofísico el tiempo óptimo de procesamiento para ambos tamaños de espáragos utilizados, y para la presión de trabajo de 5,1 kg/cm2 , fue de 20 segundos.
5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Instituto de Tecnologia de Alimentos. Facultad de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Litoral. Ciudad Universitaria. C.C. 266. (3000) Santa Fe.
*
A quem a correspondência deve ser endereçada.
- [1] ANSALDI, G.E., GARROTE, R.L. & SILVA, E.R. Aparato para pelar espárragos. Patente de Invención Nş 247.665 (Rep.Argentina), 1995.
- [2] BOX, G.E.P. & BEHNKEN, D.W. Some new three level designs for the study of quantitative variables. Technometrics, 2, 455-475, 1960.
- [3] BURKHARDT, G.J., MERKEL, J.A. & SCOTT, L.E. A high pressure steam peeler for fruits and vegetables. ASAE paper Nş A-1660, presented at the Winter Meeting of the American Society of Agricultural Engineers, Chicago, Illinois, 1970.
- [4] FLOROS, J.D. & CHINNAN, M.S. Optimization of pimiento pepper lye peeling process using response surface methodology. Transactions of ASAE, 30, 560-565, 1987.
- [5] GARROTE, R.L., COUTAZ, V.R., LUNA, J.A. et al. Optimizing processing conditions for chemical peeling of potatoes using Response Surface Methodology. Journal of Food Science, 58, 821-826, 1993.
- [6] GARROTE, R.L., SILVA, E.R., BERTONE, R.A. et al. Effect of time and number of cycles on yield and peeling quality of steam peeled potatoes and asparagus. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technology, 30, 448-451, 1997.
- [7] HUXSOLL, C.C. y SMITH, T.J. Peeling potatoes for processing. En Potato Processing, 3ra. Edición. The AVI Publishing Company, Inc., Westport, CT., 1975.
- [8] SAÍNZ LÓPEZ, Emérito. Dispositivo para la elaboración de espárragos. Patente de Invención Nş 216.947 (Rep.Argentina), 1980.
Fechas de Publicación
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Publicación en esta colección
20 Mayo 1999 -
Fecha del número
Ago 1998
Histórico
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Acepto
04 Ago 1998 -
Recibido
05 Mar 1998
