Optimización de parámetros para la deshidratación por lecho fluidizado del sacha
culantro (Eryngium foetidum L.)
Parameter optimization for fluidized bed dehydration of sacha coriander (Eryngium
foetidum L.)
Jaime Basilio‐Atencio
1,a,
*, Juan Flores-Ayala
1,b
1
Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria de la Selva, Carretera Central km. 1.21;
Tingo María; Huánuco, Perú.
a
Ph.D., jaime.basilio@unas.edu.pe, https://orcid.org/0000-0002-7006-7724
b
Ing., floresayalajuanluis@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-6434-5484
* Autor de Correspondencia: Tel. +51 968942048
http://dx.doi.org/10.25127/riagrop.20213.700
Resumen
La investigación se realizó en los laboratorios de la
Universidad Nacional Agraria de la Selva, ubicados en la
ciudad de Tingo María. Consistió en optimizar la
deshidratación por lecho fluidizado de hojas de sacha
culantro (Eryngium foetidum L.), mediante la metodología
de superficie de respuesta, con diseño factorial con tres
puntos centrales. Los parámetros evaluados fueron 50, 60
y 70 °C de temperatura y 3.9, 5.5 y 7.1 m/s de velocidad de
aire. Se evaluó el pH, acidez, actividad antioxidante y
sensorial en las hojas de sacha culantro deshidratado. El
análisis estadístico de los resultados fue realizado por
ANOVA y prueba de Tukey con el software
STATGRAPHICS Centurión XV. La temperatura y
velocidad de aire influyeron significativamente en la
humedad final (p < 0.05) y se obtuvieron como parámetros
óptimos de deshidratación 67.1 °C y 7.1 m/s. La humedad
final fue de 0.12 g agua/g m.s., en 180 minutos de secado.
El modelo matemático de deshidratación describe
satisfactoriamente el proceso de deshidratación por lecho
fluidizado. La humedad inicial del sacha culantro fue 88.76
Revista de Invest. Agropecuaria Science and Biotechnology
ISSN: 2788-6913
Vol. 01, No. 03, julio - septiembre 2021, 13-28
_________________________________________
http://revistas.untrm.edu.pe/index.php/RIAGROP
revista.riagrop@untrm.edu.pe
Recepción: 28 de marzo 2021
Aprobación: 29 de mayo 2021
_________________________________________
Este trabajo tiene licencia de Creative Commons.
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0
International Public License – CC-BY-NC-SA 4.0
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
14
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
± 0.68 % y, en el deshidratado, se encontró que no existe influencia significativa de los parámetros de
deshidratado en la actividad antioxidante (p > 0.05). Así mismo, no hubo influencia de los tratamientos en los
resultados sensorial de color, aroma y sabor (p > 0.05).
Palabras claves: Capacidad antioxidante, metodología de superficie respuesta, secado, sensorial.
Abstract
The research was conducted in the laboratories of Universidad Nacional Agraria de la Selva, located in the
city of Tingo María. It consisted in optimizing the dehydration by the fluidized bed of leaves of sacha cilantro
(Eryngium foetidum L.), using the response surface methodology, with factorial design with three central
points, the parameters used were 50, 60, 70 °C of temperature and 3.9; 5.5 and 7.1 m / s air velocity. The pH,
acidity, antioxidant and sensory activity were evaluated in the dehydrated sacha culantro leaves. The
statistical analysis of the results was by ANOVA and Tukey's test with the STATGRAPHICS Centurión XV
software. The temperature and air velocity significantly influenced the final humidity (p <0.05), obtaining as
optimal parameters of dehydration 67.1 °C and 7.1 m / s, the final humidity was 0.12 g water / g m.s. in 180
minutes of drying. The mathematical model of dehydration successfully describes the fluidized bed
dehydration process. The initial humidity of the sacha culantro was 88.76 ± 0.68%, and in the dehydrated, it
was found that there is no significant influence of the dehydrated parameters on the antioxidant activity (p>
0.05) likewise, there was no influence of treatments on the sensory results color, aroma and flavor (p> 0.05).
Keywords: Antioxidant capacity, surface response methodology, drying, sensory.
1. INTRODUCCIÓN
El sacha culantro (Eryngium foetidum L.) es una
planta que pertence a la familia apiaceae,
conocida también como “siuca culantro” y es
utilizada como saborizante o condimento.
Además, funciona como estimulante del apetito
y está ampliamente distribuida en las zonas
selváticas del Perú.
En el Perú, el comercio de las especias es poco
tecnificado porque se consumen, casi en su
totalidad, sin ningún tratamiento previo. A
pesar de que tiene mecado, no ha sido cultivada
a gran escala en nuestro país y posee una escasa
promoción e investigación (Vela y Hoyos, 2015).
Del año 2005 al 2009, la producción de hierbas y
especias se ha incrementado un 2,1 % por año y
el volumen en 6,2 % (Torre y Lopez, 2010). El
sacha culantro es cultivado comercialmente en
República Dominicana, Cuba, otras islas de las
Antillas, parte de América Central, México y
Brasil (Morales et al., 2013).
El deshidratado por fluidización es una
operación para la conservación de alimentos,
porque permite la reducción de las reacciones
químicas (Oré, 2015). El deshidratado en lecho
fluidizado se utiliza en diversos campos de la
producción de alimentos. La velocidad de
deshidratado en lecho fluidizado es mucho
mayor que la del deshidratado convencional
con aire caliente (sin lecho fluidizado) porque el
calor y la transferencia de masa en la superficie
del material son mucho más altos en el
deshidratado en lecho fluidizado (Tatemoto,
2016). El sacha culantro deshidratado tiene una
mayor conservación y mejor presentación para
la comercialización. La presentación del sacha
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
15
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
culantro deshidratado permitirá darle un valor
agregado al producto.
El sacha culantro (Eryngium foetidum L.) tiene
una capacidad antioxidante por la presencia de
aceites esenciales (Jaramillo et al. 2011).
Para esta investigación, se han planteado los
siguientes objetivos: Optimizar, por
metodología de superficie de respuesta, los
parámetros de temperatura y velocidad de aire
de deshidratación por lecho fluidizado para
obtener la mínima humedad del producto;
evaluar los parámetros pH y acidez del sacha
culantro deshidratado; evaluar la actividad
antioxidante del sacha culantro deshidratado; y
realizar la evaluación sensorial (color, aroma y
sabor) del sacha culantro deshidratado.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Lugar de estudio
El trabajo de investigación se llevó a cabo en los
laboratorios de: Harinas y Sucedáneos,
Ingeniería de alimentos, Análisis de alimentos,
Química, Calidad y Evaluación sensorial y en el
Centro de Investigación para el desarrollo
Biotecnológico de la amazonia (CIDBAM) de la
Universidad Nacional Agraria de la Selva
(UNAS), situados en la ciudad de Tingo María,
distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio
Prado, región Huánuco, a una altitud de 660 m
s. n. m. a 09°17’08” de latitud sur, a 75° 59’52”
de latitud oeste, con clima tropical húmedo y
con una humedad relativa media de 84 % y
temperatura media anual de 24 °C.
2.2. Materia prima y reactivos
La materia prima que fue usada, en la presente
investigación, consistió en hojas de sacha
culantro, obtenidas del caserío Santa Carmen,
del distrito de Mariano Dámaso Beraún – Las
Palmas, de la provincia de Leoncio Prado y
ciudad de Tingo María.
Los reactivos empleados fueron: DPPH (2,2-
Diphenyl-1-picrylhydrazyl), solución
hidroalcohólica 48 %, éter de petróleo (ρ=0.642),
trolox (6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-
2-carboxylic acid), etanol 96 °GL, fenolftaleína 1
% y solución de hipoclorito 22.27 ppm. Todos
fueron de la marca Merck.
2.3. Metodología experimental
2.3.1. Proceso de deshidratación por lecho fluidizado
de hojas de sacha culantro
Las operaciones que se usaron para la
deshidratación por lecho fluidizado de hojas de
sacha culantro se presentan en la figura 1 y se
describen a continuación:
- Cosecha: Las plantas de sacha culantro
fueron recolectadas del poblado
denominado Caserío Santa Carmen.
- Traslado: Las plantas de sacha culantro
fueron trasladadas en bolsas plásticas, en el
menor tiempo posible.
- Recepción: Las plantas de sacha culantro
recién recolectadas fueron recepcionadas en
el laboratorio de harinas y sucedáneos.
- Cortado / selección: Las plantas
recepcionadas fueron ubicadas en una mesa
de trabajo de acero inoxidable y se inició con
el cortado de las raíces con un cuchillo de
acero inoxidable, posteriormente se procedió
a separar las hojas excesivamente maduras y
dañadas por insectos u otros defectos.
- Lavado: Se realizó con agua corriente para
eliminar la suciedad de las hojas (adhesión
de tierra), larvas de insectos y otros residuos
que acarrea la cosecha.
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
16
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
Figura 1. Flujo operacional de deshidratación por
lecho fluidizado de hojas de sacha culantro.
- Desinfección: Por cada litro de agua se
usaron 10 gotas de lejía (22.27 ppm de
hipoclorito de sodio). En el recipiente que
contenía la lejía, se sumergieron por 10
minutos las hojas de sacha culantro con el
objetivo de eliminar la carga microbiana. Las
partes por millón del desinfectante
hipoclorito de sodio al 4 % se calculó según
la ecuación (01).
C
1
. V
1
= C
2
. V
2
(01)
Donde: 𝐂
𝟏
es la concentración en ppm del
hipoclorito de sodio, 𝐕
𝟏
es el volumen del
hipoclorito de sodio inicial, 𝐂
𝟐
es la
concentración hipoclorito de sodio a
determinar y 𝐕
𝟐
es el volumen del
hipoclorito de sodio de la disolución.
- Enjuagado: Esta operación se realizó por
inmersión en agua potable con el objetivo de
eliminar el exceso de cloro utilizado en la
desinfección.
- Escurrido: Las hojas de sacha culantro
fueron colocadas en mallas de plastico con el
objetivo de lograr la separación del agua
adherido en las hojas de sacha culantro.
- Oreado: Se tendieron las hojas de sacha
culantro encima de paños absorbentes a
temperatura ambiente por 1.5 horas. Todo
esto, con la finalidad de quitar el agua
adherida a las hojas.
- Pesado: Se realizó con una balanza
electrónica de precisión.
- Deshidratado: Los experimentos de
deshidratado se realizaron en un
deshidratador por lecho fluidizado que
consiste en un panel de control (controla la
temperatura y velocidad de secado), un
ducto para la circulación del aire, un
eliminador de aire y una cámara de
deshidratado con bandeja con agujeros de 5
mm de diámetro (figura 2). Se realizó con
temperaturas de 50, 60 y 70 °C y velocidades
de aire de 3.9; 5.5 y 7.1 m/s.
T° ambiente
Sobres
trilaminados
T° ambiente / 1.5 h
Hipoclorito
22.27 ppm/10 min
T: 50, 60 y 70 °C
V. Aire: 3.9; 5.5 y 7.1 m/s
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
17
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
Figura 2. Deshidratadora de lecho fluidizado.
- Pesado: Se pesó en una balanza digital.
- Molido: Se molió con un molino de uso de
discos, hasta que pasó por un tamiz de 850
µm de diámetro.
- Empacado / sellado: Se realizó
manualmente, 5 g de sacha culandro seco
que se empacó en bolsas trilaminadas con el
propósito de evitar la pérdida del aroma y
color. Se tomó muestras para realizar el
análisis correspondiente al producto
terminado, que fueron: pH, acidez,
capacidad antioxidante y evaluación
sensorial (color, aroma y sabor).
- Almacenado: Se almacenó a temperatura
ambiente.
2.3.2. Esquema experimental
El esquema experimental se muestra en la
figura 3.
T1, T2 y T3 = temperatura 50, 60, 70 °C.
V1, V2 y V3= Velocidad de aire de deshidratación 3.9; 5.5; 7.1 m/s.
Figura 3. Diseño experimental para la investigación.
V1
V2
V3
V1
V2
V3
V1
V2
V3
Humedad, pH, Acidez, Capacidad antioxidante,
Color, Aroma y Sabor.
T1
T2
T3
Deshidratado por lecho fluidizado
Hojas de sacha culantro
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
18
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
2.4. Métodos de análisis
Se realizaron los siguientes análisis físico-
químicos:
- Humedad: método 931.04 (AOAC, 1997).
- pH: mediante método 973.193 (AOAC, 1997).
- Acidez: método utilizado por Caisahuana
(2012).
- Actividad antioxidante: método utilizado
por Brand-Williams et al. (1995).
- Evaluación sensorial: método utilizado por
Hernandez (2005).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Parámetros de deshidratación por lecho
fluidizado de las hojas de sacha culantro
(temperatura y velocidad de aire).
El valor promedio del contenido de humedad
del sacha culantro fue de 88.76 ± 0.68 %. Paul et
al. (2011) mencionan que las hojas frescas de
sacha culantro contienen más de 85 % de
humedad. Singh et al. (2014) mencionan que las
hojas frescas de sacha culantro contienen
aproximadamente 87 % de humedad, frente a
los resultados de esta investigación que fueron
mayores, que podría deberse a las condiciones
climáticas de la zona.
En la tabla 1, se muestra los resultados de las
humedades en base seca (g de agua/g de sólido
seco) de las hojas de sacha culantro al concluir
el secado.
En el transcurso de la operación de
deshidratación de las hojas de sacha culantro, la
humedad final en todos los tratamientos fue
desde 0.05 a 0.25 g agua/g ss en promedio. Esta
situación puede deberse a que el secado se
realizó en una deshidratadora de lecho
fluidizado. En ese sentido, Babu et al. (2018)
mencionan que las condiciones de
funcionamiento, como la temperatura
moderada del aire de 40 a 60 °C, la humedad
relativa más baja y la velocidad del aire más
alta, que juegan un papel vital para garantizar
un proceso de secado eficiente. Los resultados
fueron similares a los reportados por Kavak
(2008) donde las hojas de perejil se secaron a
0.03 g de agua/g de materia seca en el armario
de secado solar dentro de un lapso de 16200 s.
Tabla 1. Contenido de humedad final de las hojas de sacha culantro en base seca
Tratamientos/
Repeticiones
R1
R2
R3
Promedio
g agua/g ss
g agua/g ss
g agua/g ss
g agua/g ss
T
1
(50 °C / 3.9 m/s)
0.11
0.08
0.33
0.18
T
2
(50 °C / 5.5 m/s)
0.22
0.35
0.17
0.25
T
3
(50 °C / 7.1 m/s)
0.16
0.15
0.28
0.20
T
4
(60 °C / 3.9 m/s)
0.11
0.13
0.18
0.14
T
5
(60 °C / 5.5 m/s)
0.08
0.32
0.32
0.24
T
6
(60 °C / 7.1 m/s)
0.05
0.03
0.10
0.06
T
7
(70 °C / 3.9 m/s)
0.43
0.02
0.16
0.20
T
8
(70 °C / 5.5 m/s)
0.30
0.29
0.14
0.24
T
9
(70 °C / 7.1 m/s)
0.01
0.07
0.08
0.05
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
19
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
3.2. Curvas de deshidratación por lecho
fluidizado de las hojas de sacha culantro
En la figura 4, se observa el comportamiento de
la humedad con respecto al tiempo durante el
proceso de deshidratación del sacha culantro en
función de la temperatura a diferente velocidad
de aire.
Figura 4. Curvas de deshidratado de hojas de sacha
culantro a diferentes tempeaturas y velocidad de
aire: A) 3.9 m/s; B) 5.5 m/s y C) 7.1 m/s.
Se observa que las curvas de deshidratación son
similares, a medida que se aumenta la
temperatura disminuye la humedad. Todo esto
implicaría una reducción en el tiempo de
deshidratación.
Según García et al. (2010), la disminución de
humedad en las hojas de perejil (Petrosilenum
crispum) dependió tanto de la velocidad como
de la temperatura del aire. Además, la
temperatura del aire aumenta
proporcionalmente la remoción de la humedad
es mayor, con un resultado de decrecimiento en
la temperatura de secado. En el presente
estudio, el incremento de la velocidad de aire no
tuvo efecto en la velocidad de disminución de
humedad. Las temperaturas de deshidratación
fueron 50, 60 y 70 °C por 420 minutos.
Inicialmente a 60 minutos, se puede observar la
mayor disminución de la humedad de las hojas
de sacha culantro. Al relacionar las pendientes
de las curvas de deshidratado en los primeros
60 minutos, la temperatura de 50 °C fue menor
que a las temperaturas de 60 y 70 °C, que
manifiestan que a las temperauras de 60 y 70° el
deshidratado fue mas enérgico. Esto coincide
con lo reportado por Maldonado y Pacheco
(2003), quienes mencionan que, a medida que la
temperatura de secado incrementa, es mayor la
disminución de la humedad del sólido, mayor
es la velocidad de secado en la fase antecrítico y
más bajo es el tiempo de secado.
Para todas las temperaturas en estudio, después
de los primeros 60 minutos, la pérdida de agua
fue menos rápida. Esta situación se debe a que
la difusión intrínseca no pudo abastecer el agua
en la superficie del alimento; o sea, el agua física
superficial fue deficiente para perdurar una
película continua que cubra toda el área de
secado, en efecto la velocidad de transferencia
de agua de la superficie al entorno de arrastre
A
B
C
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
20
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
disminuye. Mora y Martinez (2013) muestran en
una gráfica del proceso de secado que, al inicio,
el producto experimenta un pequeño aumento
de temperatura. Luego, la velocidad de secado
es constante (periodo de secado 1). La velocidad
de secado está limitada por la tasa de
transferencia de calor, desde el aire a la
superficie líquida. Además, cuando se consigue
el contenido de humedad crítico llega al periodo
llamado descenso de velocidad de secado
(periodo de secado 2) donde finaliza. En esta
instancia, el agua se superficie del sólido está
totalmente evaporada. El proceso termina
donde la velocidad de secado fue cero y se llegó
a la humedad de equilibrio y se pone el alimento
en ecuanimidad con su ambiente externo.
En general, en los procesos de deshidratación a
las temperaturas de 50, 60 y 70 °C, la humedad
fue casi semejante después de los 120 minutos.
A estas temperaturas, la disipación de agua fue
mayor a inicios de 60 minutos. Según
Maldonado y Pacheco (2003), es posible
proponer que el proceso de secado en bandeja
se inicie a 80 °C por intervalo de una hora y
terminar el proceso a 60 °C, por un periodo una
hora. Esta variación en los parámetros
tecnológicos permitirá que el proceso de secado
sea en menor tiempo (reducción del 50 % con
respecto al secado a los 60 °C), que podría lograr
menores pérdidas de nutrientes, debido al
menor tiempo del alimento a altas
temperaturas.
3.3. Efecto de la temperatura y velocidad de
aire en el deshidratado de las hojas de
sacha culantro
En la Figura 5 se observa el comportamiento de
la humedad en base seca con el tiempo de
deshidratado a diferentes velocidades de aire
para las temperaturas de 50, 60 y 70°C. Se puede
observar que la velocidad de aire no tiene
cambios significativos a las temperaturas de 50,
60 y 70 °C para la disminución de la humedad
en base seca. El efecto de la velocidad de aire no
causó cambios significativos en las pruebas de
deshidratación.
Figura 5. Comportamiento de la humedad en base
seca con el tiempo de deshidratado a diferente
velocidad de aire y temperaturas: A) 50 °C; B)
60 °C y C) 70 °C.
A
B
C
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
21
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
García-Pérez et al. (2006) determinaron el efecto
de la velocidad del aire en el secado por lecho
fluidizado de cáscara de limón tratado por
ultrasonido. A bajas velocidades de aire de 0.6
m/s a 40 °C, el ultrasonido de potencia aumenta
la velocidad de secado, sin embargo, a
velocidades de aire más altas (> 2 m/s) a 40 °C el
efecto del ultrasonido sobre la cinética del
secado disminuye y se vuelve insignificante.
Salgado (2016) determinó el parámetro óptimo
en un secador por convección forzada en hoja
de stevia a 277 minutos con el aire caliente a 50
°C con 3 cm de espesor de lecho y velocidad de
aire de 1.5 m/s.
Para la evaluación estadística del proceso de
secado, se consideró la humedad obtenida a 180
minutos de deshidratación.
En la tabla 2, se presenta los datos de humedad
en base seca obtenidas a temperaturas de 50, 60
y 70 °C y velocidades de aire de 3.9, 5.5 y 7.1 m/s.
La tabla 3 muestra el análisis estadístico del
efecto de la temperatura y la velocidad de aire
en la humedad en base seca (HBS) del sacha
culantro evaluado a 180 minutos de
deshidratado, la temperatura tuvo un efecto
altamente significativo en el deshidratado, pero
la velocidad del aire no tuvo efecto significativo.
Tabla 2. Humedad en base seca de las hojas de sacha
culantro deshidratado por 180 minutos
Temperatura
(°C)
Velocidad
(m/s)
HBS (PROM)
50
3.9
1.01 ± 0.30
b
50
5.5
1.03 ± 0.19
b
50
7.1
0.94 ± 0.29
b
60
3.9
0.38 ± 0.12
a
60
5.5
0.46 ± 0.11
a
60
7.1
0.25 ± 0.10
a
70
3.9
0.33 ± 0.32
a
70
5.5
0.35 ± 0.13
a
70
7.1
0.13 ± 0.06
a
De la prueba de Tukey (tabla 4), se puede
deducir que los tratamientos a 60 y 70 °C son los
mejores y estadísticamente iguales.
Tabla 3. Análisis de Varianza para HBS
Fuente
Suma de
cuadrados
Gl
Cuadrado medio
Razón-F
Valor-P
A: Temperatura
0.784817
1
0.78481700
147.76
0.0001
B: Velocidad
0.0266667
1
0.02666670
5.02
0.0752
AA
0.195268
1
0.19526800
36.76
0.0018
AB
0.004225
1
0.00422500
0.80
0.4133
BB
0.0240175
1
0.02401750
4.52
0.0868
Error total
0.0265575
5
0.00531149
Total (corr.)
1.03902
10
Tabla 4. Prueba de Tukey para HBS
Temperatura
Casos
Media LS
Sigma LS
Grupos Homogéneos
70
3
0.270000
0.0643774
__A
60
5
0.351111
0.0567755
__A
50
3
0.993333
0.0643774
B
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
22
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
3.4. Optimización de parámetros de
deshidratado
Para estimar los parámetros óptimos de
deshidratación que consideraron la humedad
del producto, se realizó el análisis por
Metodología de Superficie de Respuesta y se
usó el diseño factorial con tres puntos centrales.
La superficie de respuesta obtenida se muestra
en la figura 6
Figura 6. Superficie de respuesta de la humedad en
base seca de las hojas de sacha culantro
deshidratado por lecho fluidizado a diferentes
temperaturas y velocidades de aire.
Con la Metodología de Superficie de Respuesta
(MSR) se obtuvo la ecuación de optimización, la
ecuación cuadrática que explica el modelo,
como se describe a continuación:
HBS = 10.992 – 0.358153*T + 0.498588*V +
0.00277632*T
2
– 0.00203125*T*V - 0.0380345*V
2
(ecuación 2)
Donde: T es la Temperatura de deshidratado en
°C y V es la Velocidad de aire m/s.
La superficie de respuesta estimada para la
temperatura y velocidad de aire frente a la
humedad en base seca (HBS). La curva indicó
que la temperatura fue el factor con mayor
influencia en el contenido de humedad.
En la tabla 5, se muestra la combinación de los
niveles de los factores de temperatura y
velocidad de aire, la cual minimiza la HBS sobre
la región indicada.
Tabla 5. Valores óptimos de deshidratación por lecho
fluidizado de las hojas de sacha culantro
Factor
Bajo
Alto
Óptimo
Temperatura (°C)
50.0
70.00
67.099
Velocidad (m/s)
3.9
7.1
7.100
La temperatura óptima según el análisis
estadístico del software STATGRAPHICS es de
67.099 °C, la velocidad óptima de
deshidratación es de 7.1 m/s y reemplazando
estos dos valores en la ecuacion (2) de
optimización nos da como resultado la
humedad en base seca óptimo de HBS: 0.1150 a
180 minutos de deshidratado.
Los resultados son diferentes a los reportados
por Tasirin et al. (2007), quienes obtuvieron las
condiciones óptimas de operación para los
parámetros de secado por lecho fluidizado del
chile ojo de pájaro, a velocidad del aire de 1.09
m/s y a temperatura de operación de 70 °C y los
recogidos por Kripanand et al. (2015), quienes
encontraron que el secado con aire caliente a
una temperatura de 45 °C podría ser la óptima
para las hojas de menta.
Este modelo matemático describe,
satisfactoriamente, el proceso de deshidratado
por lecho fluidizado del sacha culantro. Se
Demuestra así que el contenido de humedad en
base seca (HBS) depende de la temperatura y de
la velocidad del aire. Las respuestas
superficiales para estas condiciones
mencionadas se muestran en la figura 6.
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
23
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
3.5. pH de las hojas de sacha culantro fresco y
deshidratado
En la tabla 6, el pH del sacha culantro fresco T0
fue: pH= 6.58 ± 0.02. Este resultado fue superior
al tratamiento óptimo T9 de sacha culantro
deshidratado que obtuvo: pH (70 °C/7.1 m/s) =
5.59 ± 0.13. De acuerdo a la prueba de Tukey, el
tratamiento T7 que obtuvo: pH (70 °C/3.9 m/s) =
6.01 ± 0.51 fue estadísticamente igual al testigo
y los tratamientos T1 al T9 fueron
estadísticamente iguales. Dichos resultados son
semejantes a los reportados por Vel y Hoyos
(2015) que manifiestan que el deshidratado de
hojas de sacha culantro a 55 °C y almacenado
por 24 días presentó un valor de pH: 6.55.
Tabla 6. pH, acidez y capacidad antioxidante (DPPH) de las hojas de sacha culantro fresco y deshidratado
Muestra de Sacha
culantro
pH
Acidez (% ácido
cítrico)
DPPH (µM TE/g
muestra)
T0 (Fresco)
6.58 ± 0.02ª
0.25 ± 0.03
b
15.58 ± 0.99
a
T1 (50 °C/3.9 m/s)
5.95 ± 0.15
b
0.83 ± 0.25
a
18.99 ± 2.06
a
T2 (50 °C/5.5 m/s)
5.89 ± 0.15
b
0.62 ± 0.04
a
18.28 ± 0.11
a
T3 (50 °C/7.1 m/s)
5.79 ± 0.14
b
0.92 ± 0.36
a
18.53 ± 2.26
a
T4 (60 °C/3.9 m/s)
5.76 ± 0.16
b
1.20 ± 0.71
a
19.63 ± 3.36
a
T5 (60 °C/5.5 m/s)
5.68 ± 0.12
b
1.26 ± 0.45
a
20.46 ± 1.65
a
T6 (60 °C/7.1 m/s)
5.63 ± 0.20
b
1.10 ± 0.29
a
19.15 ± 1.83
a
T7 (70 °C/3.9 m/s)
6.01 ± 0.51
ab
1.21 ± 0.62
a
17.91 ± 2.50
a
T8 (70 °C/5.5 m/s)
5.68 ± 0.01
b
1.36 ± 0.56
a
18.49 ± 1.94
a
T9 (70 °C/7.11 m/s)
5.59 ± 0.13
b
1.28 ± 0.32
a
16.28 ± 1.63
a
En la tabla 6, se observa que existen cambios
significativos del pH, en el tratamiento fresco
(T0) después del proceso de deshidratación por
diferentes tratamientos (T1. T2. T3. T4. T5. T6. T7.
T8 y T9). Se determinó que el valor del pH del
sacha culantro fresco fue 6.58, que cae en el
rango ácido. Se observó que hubo una
disminución del pH con el incremento de la
temperatura del aire de deshidratación
3.6. Acidez de las hojas de sacha culantro
fresco y deshidratado
En la tabla 6, se muestra la acidez del sacha
culantro fresco T0 que fue: % acidez= 0.25 ± 0.03
(ácido cítrico). Este resultado es inferior al
tratamiento óptimo T9 de sacha culantro
deshidratado que obtuvo: % acidez (70 °C/7.1
m/s) = 1.28 ± 0.32. De los resultados se puede
indicar que todos los tratamientos son
estadísticamente iguales, de acuerdo con la
prueba de Tukey. Dichos resultados fueron
superiores a lo reportado por Vela y Hoyos
(2015), quienes manifiesta que el deshidratado
de hojas de sacha culantro a 55 °C y almacenado
por 24 días presentó un valor de acidez 0.82 (ml
NaOH). Según Rayaguru et al. (2011), estos
cambios de acidez pueden explicarse sobre la
base de algunas conversiones de los
compuestos que tienen lugar a temperaturas
más altas.
En la tabla 6, se observa que existen cambios
significativos de la acidez en el tratamiento
fresco (T0) después del proceso de
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
24
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
deshidratación por diferentes tratamientos (T1.
T2. T3. T4. T5. T6. T7. T8 y T9).
3.7. Resultado de la evaluación de la actividad
antioxidante de las hojas de sacha
culantro fresco y deshidratado.
En la tabla 6, se presenta los resultados de la
actividad antioxidante de las hojas de sacha
culantro fresco y deshidratado. Se observa que
la actividad antioxidante de las hojas de sacha
culantro deshidratado de los tratamientos del T1
al T9 son superiores a las hojas de sacha culantro
fresco (T0). De los resultados, se puede indicar
que todos los tratamientos son estadísticamente
iguales de acuerdo con la prueba de Tukey.
El tratamiento T5 muestra la mayor actividad
antioxidante con 20.46 µMTE/g muestra. En
cambio, el tratamiento T9 muestra la menor
capacidad antioxidante con 16.28 µMTE/g
muestra. Estos resultados son superiores a los
reportados por Mercado-Mercado et al. (2013)
en muestras secas de romero (Rosmarinus
officinalis) con 0.0513 mM ET/100 g PS y tomillo
(Thymus vulgaris L.) 0.29 mM ET/100 g PS.
Los estudios in vivo que utilizan modelos
animales han confirmado las propiedades
antiinflamatorias, anticonvulsivas y
antihelmínticas del extracto foliar de E. foetidum
(Paul et al., 2011).
Lemus-Mondaca et al. (2015) determinaron, en
las hojas frescas de Stevia, un valor de 3.29 ± 1.33
μmoles TE/100 g de materia seca. La actividad
de eliminación de radicales DPPH no fue
significativamente diferente (p> 0.05) en hojas
de Stevia secadas a 80 °C y alcanzaron un valor
medio de 2.79 ± 0.02 μmoles TE/100 g de materia
seca.
La tabla 7 muestra que ninguno de los
parámetros de deshidratación tiene un efecto
significativo sobre la actividad antioxidante y
se obtuvo para la temperatura el valor-P =
0.1662 y para la velocidad de aire el valor-P =
0.3672.
3.8. Resultados sensoriales (color, aroma y
sabor) de las hojas de sacha culantro
deshidratado
En la tablas 8 y 9, se muestra los resultados del
ANOVA y Kruskal-Wallis del color del sacha
culantro deshidratado, estos análisis se hicieron
en STATGRAPHICS Centurión XV.
Tabla 7. Efecto de los parámetros de deshidratacion sobre la actividad antioxidante
Fuente
Suma de
Cuadrados
Gl
Cuadrado
Medio
Razón-F
Valor-P
A: Temperatura
16.65100
2
8.32549
1.95
0.1662
B: Velocidad
8.95979
2
4.47990
1.05
0.3672
RESIDUOS
93.96630
22
4.27119
TOTAL (CORREGIDO)
119.57700
26
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
25
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
Tabla 8. Análisis de varianza ANOVA del color
Fuente
Suma de
Cuadrados
Gl
Cuadrado Medio
Razón-F
Valor-P
Entre grupos
2.95556
8
0.369444
0.45
0.8880
Intra grupos
66.7000
81
0.823457
Total (Corr.)
69.6556
89
La evaluación sensorial del color, luego del
proceso de deshidratación, indica que no hay
diferencia significativa entre tratamientos con
un valor-P= 0.8880 para el análisis de varianza
ANOVA. Además, no hubo diferencias
significativas entre los tratamientos ya que el
análisis estadístico Kruskal-Wallis muestra un
valor-P= 0.899272.
Tabla 9. Prueba de Kruskal-Wallis para el color
Trat C
Tamaño
Muestra
Rango
Promedio
M1
10
50.85
M2
10
45.90
M3
10
40.95
M4
10
51.30
M5
10
47.00
M6
10
43.75
M7
10
51.30
M8
10
41.40
M9
10
37.05
Estadístico = 3.49894 Valor-P = 0.899272
Según Rayaguru et al. (2011) el grado de cambio
de color depende de la temperatura y el método
de secado. Según Rudra et al. (2008), la alta
temperatura podría conducir a la sustitución
del magnesio en la clorofila por hidrógeno, que
convieten, de este modo, las clorofilas en
feofitinas.
Pichmony et al. (2015) reportaron valores de
deterioro de color en hojas de berros frescos
(Nasturtium officinale) deshidratados por aire
convectivo a altas temperaturas de 70 °C y la
exposición prolongada al proceso de
deshidratado a bajas temperaturas de 40 °C, por
lo que fueron diferentes con los resultados de la
investigación.
En la tabla 10, se presenta los resultados del
ANOVA del aroma del sacha culantro
deshidratado.
Tabla 10. Análisis de varianza ANOVA del aroma
Fuente
Suma de Cuadrados
Gl
Cuadrado Medio
Razón-F
Valor-P
Entre grupos
11.4222
8
1.42778
1.34
0.2366
Intra grupos
86.4000
81
1.06667
Total (Corr.)
97.8222
89
La evaluación sensorial del aroma luego del
proceso de deshidratación indicó que no hay
diferencia significativa entre tratamientos con
un valor-P= 0.2366 para el ANOVA.
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
26
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
En la tabla 11 se presenta los resultados de la
evaluación del aroma por Kruskal-Wallis.
Tabla 11. Prueba de Kruskal-Wallis para el aroma
Trat A
Tamaño muestra
Rango promedio
M1
10
41.65
M2
10
37.65
M3
10
33.05
M4
10
53.50
M5
10
52.95
M6
10
37.45
M7
10
49.70
M8
10
43.30
M9
10
60.25
Estadístico = 10.3754 Valor-P = 0.23966
No hubo diferencias significativas entre los
tratamientos ya que el análisis estadístico
Kruskal-Wallis muestra un valor-P= 0.23966.
Entre los tratamientos de evaluación T1. T2. T3.
T4. T5. T6. T7. T8 y T9, la puntuación que obtuvo
el mayor calificativo fue el tratamiento T4, la
escala de evaluación más destacada fue de 3 que
tiene como calificativo “ligeramente perceptible
a sacha culantro” lo que indica que, en los
tratamientos de deshidratación, el producto
perdió ligeramente sus atributos sensoriales.
Esto pudo deberse a que después del proceso de
deshidratación se trató de controlar los factores
externos como la oxidación con el uso de
envases trilaminados como envases de
protección. Hu y Jacobsen (2016) mencionan
que todos los alimentos de baja humedad, o
secos, tienen diferentes composiciones,
estructuras, distribuciones de lípidos, ácidos
grasos esenciales para aumentar el sabor y
propiedades fisicoquímicas, que conducen a
diferentes estabilidades oxidativas y vida útil.
Osorio et al. (2016) determinaron la presencia de
diferencias significativas (P≤ 0.05) en la calidad
sensorial del E. foetidum con relación a la
temperatura de secado, pero no en
concordancia a la velocidad del aire.
Establecieron que la temperatura óptima para el
secado es 45 °C a 4 m.s
-1
. En estas condiciones,
se preservan mejor las características
organolépticas del cilantro cimarrón, solamente
α-terpineol, geranil acetato, dodecanal y 2 E-
dodecenal incrementaron su concentración,
porque son componentes con baja facilidad de
evaporación y termo resistencia.
En la Tabla 12 se muestra el resultado del
ANOVA para la evaluación del sabor luego del
proceso de deshidratación, que indican que no
tuvo diferencia significativa con un valor-P=
0.1686.
Tabla 12. Análisis de varianza ANOVA del sabor
Fuente
Suma de
Cuadrados
Gl
Cuadrado Medio
Razón-F
Valor-P
Entre grupos
3.2
1
3.20000
2.06
0.1686
Intra grupos
28.0
18
1.55556
Total (Corr.)
31.2
19
Optimización de la deshidratación por lecho fluidizado del sacha culantro
27
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
En la Tabla 13 se muestra el efecto de la prueba
Kruskal-Wallis para el sabor, que igualmente
indica que no hay diferencia significativa entre
los tratamientos ya que el análisis estadístico
Kruskal-Wallis muestra un valor-P= 0.149313.
Tabla 13. Prueba de Kruskal-Wallis para el sabor
Trat S
Tamaño
Muestra
Rango
Promedio
F
10
12.35
M4
10
8.65
Estadístico = 2.07922 Valor-P = 0.149313
Kumar et al. (2015) mencionan que el
deshidratado mecánico es mucho mejor, con
respecto al tiempo de deshidratado y los
atributos sensoriales del producto final, lo que
coincide con los resultados de esta
investigación.
4. CONCLUSIONES
Los parámetros óptimos de deshidratación del
sacha culantro por lecho fluidizado con la
humedad minimizada fueron: Temperatura
67.1 °C y velocidad de aire 7.1 m/s y se obtuvo
una humedad final de 0.12 g agua/g m.s. en 180
minutos de secado.
El pH del sacha culantro fresco fue 6.58 y la
acidez, 0.25 % ácido cítrico. El pH del sacha
culantro deshidratado óptimo fue 5.59 y la
acidez, 1.28 % ácido cítrico.
La actividad antioxidante del sacha culantro se
incrementó por efecto del deshidratado de 15.58
µM TE/g muestra, en estado fresco, a 16.28 µM
TE/g muestra, en las condiciones óptimas de
deshidratado. Además, no existe diferencia
estadística entre las diferentes condiciones de
deshidratado.
Los atributos sensoriales: color, aroma y sabor
del sacha culantro deshidratado por lecho
fluidizado no presentan diferencia significativa
entre las diferentes condiciones de
deshidratado según la prueba de Kruskal-
Wallis.
Referencias
AOAC. 1997. Oficial Methods of Analysis of AOAC
(Association of Oficial Analytical Chemists).
International; Agricultural Chemicals, Foods,
Contaminants and drugs. V1 y V2 Arltington:
A.O.A.C. Inc 2658 p.
Babu, A., Kumaresan, G., Raj, V., Velraj, R. 2018. Review
of leaf drying: mechanism and influencing
parameters, drying methods, nutrient preservation,
and mathematical models. Renewable and sustainable
energy reviews. 90(0):536–556.
Brand-Williams, W., Cuvelier, M., Berset, C. 1995. Use of a
free radical method to evaluate antioxidant activity.
LWT - Food science and technology. 28(1):25-30.
Caisahuana, S. 2012. Evaluación de vitamina c, polifenoles
totales y capacidad antioxidante en dos estados de
madurez del camu camu (Myrciaria dubia H.B.K. Mc
vaugh) de Mazamari – Satipo. Tesis Ing. Industrias
alimentarias. Satipo, Perú. Universidad nacional del
centro del Perú. 82 p.
García, M., Rugel, J., Rodríguez, S.E., Vargas, S.É.M. 2010.
Aprovechamiento de cilantro (Coriandrum sativum) y
perejil (Petrosilenum crispum) aplicando procesos
combinados de deshidratación. [En línea]:
UTADEO,I(https://www.utadeo.edu.co/files/collecti
ons/documents/field_attached_file/cilantro_y_perejil
.pdf, Prog. Ing. Almtos, 9 Jul. 2018).
García-Pérez, J., Cárcel, J., Fuente-Blanco, S., Riera-Franco,
S. 2006. Ultrasonic drying of foodstuff in a fluidized
bed: Parametric study. Sciencedirect. 44(0):539-543.
Hernandez, A. 2005. Evaluación sensorial. 1 ed. Bogotá,
Colombia, UNAD. 128 p.
Hu M., Jacobsen, CH. 2016. Oxidative Stability and Shelf
Life of Foods Containing Oils and Fats. USA, Elsevier
Inc. 564 p.
Jaramillo, B.E., Duarte, E., Martelo, I. 2011. Composición
química volátil del aceite esencial de Eryngium
foetidum L. colombiano y determinación de su
actividad antioxidante. Revista cubana de plantas
medicinales. 16(2): 140-150.
Basilio‐Atencio y Flores-Ayala
28
Rev. Agrop. Sci. & Biotech. Vol. 01, No. 03, 2021. pp. 13-28. ISSN: 2788-6913
Kavak, A.E. 2008. Drying of parsley leaves in a solar dryer
and under open sun: modeling, energy and exergy
aspects. Journal of Food Process Engineering. 34(1):27-
48.
Kripanand, S., Guruguntla, S., Korra, S. 2015. Effect of
various drying methods on quality and flavor
characteristics of mint leaves (Mentha spicata L.).
Journal of food and pharmaceutical sciences. 3(2):38-45.
Kumar, Y., Tiwari, S., Belorkar, S. 2015. Drying: An
excellent method for food preservation. International
journal of engineering studies and technical approach.
1(0):1-17.
Lemus-Mondaca, R., Ah-Hen, K., Vega-Gálvez, A.,
Honores, C., Moraga, N. 2015. Stevia rebaudiana
leaves: Effect of drying process temperature on
bioactive components, antioxidant capacity and
natural sweeteners. Plant foods for human nutrition.
71(1):49-56.
Maldonado, R., Pacheco-Delahaye, E. 2003. Curvas de
deshidratación del brócoli (Brassica oleraceae L. var.
Italica Plenk) y coliflor (Brassica oleraceae L. var.
Botrytis L.). Rev. Fac. Agron. 20(3):306-319.
Mercado-Mercado, G., Rosa, C., Wall-Medrano, A., López,
D., Álvarez-Parrilla, E. 2013. Compuestos
polifenólicos y capacidad antioxidante de especias
típicas consumidas en México. Nutrición hospitalaria.
28(1):36-46.
Morales Payán, J.P., Brunner, B., Flores, L., Martínez, S.
2013. Culantro orgánico. [En línea]: Proyecto de
Agricultura Orgánica,
(http://prorganico.info/culantro.pdf, hoja
informativa, 31 oct. 2017).
Mora, F.K., Martinez, J.J.J. 2013. Elaboración de un guión y
un video de un estudio de la operación unitaria de
secado en polvos. Tesis Quím. Farm. Biológico.
México, México. Universidad Nacional Autónoma de
México. 82 p.
Oré, A. 2015. Determinación de los parámetros adecuados
de la deshidratación de oca (Oxalis tuberosa Mol.)
mediante lecho fluidizado para la obtención de
harina. Tesis Ing. Agroindustrial. Ocabamba, Perú.
Universidad nacional de Huancavelica. 74 p.
Osorio, M.O., Arango, B.O., Fernández, P.C.A. 2016. Efecto
del secado sobre la calidad sensorial y la composición
del aceite esencial del cilantro cimarrón (Eryngium
foetidum L.). Agronomía Colombiana. 34(1): 1450-1453.
Paul, J.H.A., Seaforth, C.E., Tikasingh, T. 2011. Eryngium
foetidum L.: A review. Fitoterapia. 82(3):302-308.
Pichmony, E., Araújo, C., Oliveira, M., Ramos, N.,
Brandão, R., Silva, L. 2015. Effects of convective air
drying temperature on nutritional quality and colour
of watercress (Nasturtium officinale). Food science
research and innovation: Delivering sustainable solutions
to the global economy and society. 2(0):834-839.
Rayaguru, K., Routray, W., Mohanty, S.N. 2011.
Mathematical modeling and quality parameters of
air-dried betel leaf (Piper betle l.). Journal of Food
Processing and Preservation. 35(4): 394-401.
Rudra, S.G., Singh, H., Basu, S., Shivhare, U.S. 2008.
Enthalpy entropy compensation during thermal
degradation of chlorophyll in mint and coriander
puree. Journal of Food Engineering. 86(3):379-387.
Salgado, V.F. 2016. Secado de hojas de Stevia (Stevia
rebaudiana Bertoni) por convección, evaluación
microbiológica y sensorial. Tesis Ing. Industrias
Alimentarias. Tingo María, Perú. Universidad
Nacional Agraria de la Selva. 100 p.
Singh, B.K., Ramakrishna, Y., Ngachan, S.V. 2014. Spiny
coriander (Eryngium foetidum L.): a commonly used,
neglected spicing-culinary herb of Mizoram, India.
Genetic Resources and Crop Evolution. 61(6):1085-1090.
Tasirin, S.M., Kamarudin, S.K., Ghani, J.A., Lee, K.F. 2007.
Optimization of drying parameters of bird’s eye chilli
in a fluidized bed dryer. Journal of Food Engineering.
80(2): 695-700.
Tatemoto, Y., Mibu, T., Yokoi, Y., Hagimoto, A. 2016. Effect
of freezing pretreatment on the drying characteristics
and volume change of carrots immersed in a
fluidized bed of inert particles under reduced
pressure. Journal of food engineering. 173(0):150-157.
Torre, C. R., Lopez, G.J. 2010. Las plantas aromáticas y
medicinales. Futuro y potencial en extremadura. [En
línea]: unex, (https://www.unex.es/conoce-la-
uex/centros/eia/archivos/iag/2010/2010_08%20Las%
20plantas%20aromaticas%20y%20medicinales.%20F
uturo%20y%20potencialidad%20en%20Extremadur
a.pdf, documento, 14 nov. 2017).
Vela, K., Hoyos, I. 2015. Influencia de la velocidad y la
temperatura del aire de secado en la obtención de
harina de sacha culantro (Eryngium foetidum L.),
proveniente de Michina, provincia Rodríguez de
Mendoza, Amazonas. Tesis Ing. Agroindustrial.
Chachapoyas, Perú. 118 p.