Desarrollo tecnológico de una mezcla en polvo de lima Tahití por secado por aspersión

Abstract

La lima Tahití (LT) (Citrus latifolina Tanaka) es un fruto cítrico de alto valor nutricional se caracteriza por la ausencia de semillas, un sabor ácido y aroma característico muy apreciados por los consumidores. El departamento de Nariño ha experimentado un constante crecimiento en su producción impulsado por el aumento en las exportaciones y el respaldo institucional a asociaciones de pequeños productores, en temas de buenas prácticas agrícolas, certificaciones de calidad y fortalecimiento comercial. No obstante, a pesar de los esfuerzos persisten limitaciones que afectan la competitividad del sector. Las pérdidas por mal manejo postcosecha alcanzan aproximadamente el 20 % del volumen total de producción. Asimismo, cuando la fruta no cumple con los estándares de exportación, es descartada directamente en campo, ya que las deficiencias en la infraestructura vial y los bajos precios del mercado interno no justifican los costos de transporte y comercialización. Por otra parte, existe la necesidad urgente de buscar alternativas que utilicen componentes estructurales de la lima Tahití como cáscaras y fibras, que son considerados como residuos sin valor, los cuales terminan siendo descartados sin ningún tipo de aprovechamiento ocasionado un impacto ambiental significativo, a pesar de ser una fuente de compuestos bioactivos. Toda esta problemática va en contra de los principios de economía circular que busca reducir al mínimo el desperdicio y hacer un uso más eficiente y sostenible de los recursos. En este contexto, se hace necesario explorar nuevas estrategias que permitan el aprovechamiento de la fruta y la valorización de los residuos cítricos, contribuyendo así al desarrollo de procesos más sostenibles y con mayor valor agregado. El objetivo de la investigación fue desarrollar un modelo tecnológico a nivel piloto para la obtención de una mezcla en polvo de lima Tahití mediante secado por aspersión. La investigación se realizó en dos etapas. La 1ª etapa consistió en estabilizar fisicoquímicamente un sistema coloidal (CS) obtenido del procesamiento integral de la LT (endocarpio, mesocarpio y epicarpio), con fines de secado por aspersión. Para ello, se implementó la metodología de superficie de respuesta a través de un diseño central compuesto (α = 1), considerando las variables independientes: 1) sólidos totales de la lima Tahití (TSL) (6 – 7 %), 2) balance hidrofílico lipofílico (HLB) (8 – 12) y 3) mezcla surfactantes (S) (0,2 – 0,6 %); como variables dependientes se determinaron: sólidos totales del sistema coloidal (TSCS), potencial zeta (ζ), viscosidad (µ), tamaño de partícula (D[3:2]), fenoles totales (TP) y actividad antioxidante (DPPH y ABTS). La optimización experimental de múltiples repuestas presentó una deseabilidad del 71%, definiendo las variables dependientes a la condición óptima en: TSL (7 %), HLB (8) y S (0,25 %). La 2ª etapa de la investigación consistió en optimizar la formulación y el proceso de secado por aspersión para la obtención de una mezcla en polvo de Lima Tahití. Nuevamente, se utilizó la metodología de superficie de respuesta a través de un diseño central compuesto (α = 1), considerando las variables independientes: 1) maltodextrina (MD) (5 – 7,5 %), 2) temperatura de entrada (IAT) (160 - 180 °C), 3) temperatura de salida de aire (OAT) (80 – 90 °C) y 4) velocidad del disco de atomización (ADS) (21000 – 23000 rpm). Como variables dependientes se evaluaron: humedad (Xw), actividad de agua (aw), solubilidad (S), higroscopicidad (H), tamaño de partícula (D[4:3]), ángulo de reposo (AR), fenoles totales (TP), flavonoides totales (TF), actividad antioxidante (ABTS y DPPH) y rendimiento (P). La optimización experimental de múltiples repuestas presentó una deseabilidad del 66,5%, correspondiente a los valores de las variables independientes que permiten optimizar el proceso de SD de la mezcla en polvo de LT (MPLT): MD = 7,3%, IAT = 162,0 °C, OAT = 89,8 °C y ADS = 23000 rpm. Con esta investigación se logró desarrollar MPLT mediante secado por aspersión, aprovechando integralmente la fruta y valorizando componentes estructurales usualmente considerados como residuos. Estos resultados demuestran el potencial del secado por aspersión como una alternativa para reducir el desperdicio, agregar valor a subproductos agrícolas y contribuir al desarrollo de nuevos ingredientes naturales funcionales con aplicaciones en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica. (Texto tomado de la fuente)

Tahiti lime (TL) (Citrus latifolia Tanaka) is a citrus fruit of high nutritional value, characterized by the absence of seeds, an acidic taste, and a distinctive aroma highly appreciated by consumers. In the department of Nariño (Colombia), its production has steadily increased due to the growth of exports and institutional support for small producers’ associations in areas such as good agricultural practices, quality certifications, and commercial strengthening. However, despite these efforts, several limitations persist that hinder the competitiveness of the sector. Postharvest mishandling leads to losses of approximately 20% of total production volume. Furthermore, fruits that do not meet export standards are often discarded in the field, since poor road infrastructure and low domestic market prices do not justify the cost of transport and commercialization. In addition, there is an urgent need to find alternatives to utilize structural components of TL—such as peels and fibers—currently regarded as valueless waste and discarded without use, despite being sources of bioactive compounds. This situation contradicts circular economy principles, which seek to minimize waste and promote more efficient and sustainable resource use. In this context, it becomes essential to explore new strategies for fruit valorization and citrus residue utilization, thus contributing to more sustainable and value-added processes. The objective of this research was the technological development of a spray-dried powder blend derived from whole TL. The study was conducted in two stages. In the first stage, a colloidal system (CS) was physicochemically stabilized from the integral processing of TL (endocarp, mesocarp, and epicarp), with the goal of making it suitable for spray drying. A response surface methodology based on a central composite design (α = 1) was used, with the following independent variables: (1) total solids from TL (TSTL) (6–7%), (2) hydrophilic-lipophilic balance (HLB) (8–12), and (3) surfactant mix (S) (0.2–0.6%). The dependent variables were: total solids in the CS (TSCS), zeta potential (ζ), viscosity (μ), particle size (D[3:2]), total phenolic content (TP), and antioxidant activity (DPPH and ABTS). The multi-response optimization yielded a desirability of 71%, with the optimal condition defined as: TSTL = 7%, HLB = 8, and S = 0.25%. The second stage focused on optimizing the formulation and spray-drying process to obtain the TL powder blend (TLPB). Once again, response surface methodology with a central composite design (α = 1) was employed, considering: (1) maltodextrin (MD) (5–7.5%), (2) inlet air temperature (IAT) (160–180 °C), (3) outlet air temperature (OAT) (80–90 °C), and (4) atomizer disk speed (ADS) (21,000–23,000 rpm). Dependent variables included: moisture content (Xw), water activity (aw), solubility (S), hygroscopicity (H), particle size (D[4:3]), angle of repose (AR), total phenolic content (TP), total flavonoids (TF), antioxidant activity (ABTS and DPPH), and yield (Y). Multi-response optimization yielded a desirability of 66.5%, identifying the optimal spray drying conditions for TLPB production as: MD = 7.3%, IAT = 162.0 °C, OAT = 89.8 °C, and ADS = 23,000 rpm. This research successfully developed a spray-dried TL powder blend through the integral use of the fruit, valorizing structural components typically considered as waste. The results demonstrate the potential of spray drying as an effective strategy for waste reduction, agro-industrial byproduct valorization, and the development of functional natural ingredients for the food, cosmetic, and pharmaceutical industries.