Manejo y aprovechamiento de desperdicios orgánicos de papa (solanum tuberosum) y plátano (musa...
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MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS DE PAPA (SOLANUM TUBEROSUM) Y PLÁTANO (MUSA SP.) DE LA PRODUCCIÓN DE SNACKS EN LA EMPRESA COMESTIBLES RICOS LTDA. ORLANDO CASTIBLANCO URREGO DARÍO ALEJANDRO CEBALLOS LÓPEZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2004
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MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS DE
PAPA (SOLANUM TUBEROSUM) Y PLÁTANO (MUSA SP.) DE LA PRODUCCIÓN DE SNACKS EN LA EMPRESA COMESTIBLES RICOS
LTDA.
ORLANDO CASTIBLANCO URREGO
DARÍO ALEJANDRO CEBALLOS LÓPEZ
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C.
2004
MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS DE
PAPA (SOLANUM TUBEROSUM) Y PLÁTANO (MUSA SP.) DE LA PRODUCCIÓN DE SNACKS EN LA EMPRESA COMESTIBLES RICOS
LTDA.
ORLANDO CASTIBLANCO URREGO
DARÍO ALEJANDRO CEBALLOS LÓPEZ
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Químico
Director MARIO VELÁSQUEZ
Ing. Químico
Codirector ALBA STELLA GONZÁLEZ
Ing. de Alimentos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C.
2004
NOTA DE ACEPTACIÓN
Ing. M.Sc. Dr.Sc. Jairo Perilla
Director Curricular
Ing. M.Sc. Mario Velásquez
Director del proyecto
Ing. Alba Stella González
Codirector del proyecto
Ing. M.Sc. Jorge Manrique
Jurado
Ing. M.Sc. Néstor Algecira
Jurado
Bogotá D.C. Agosto de 2004
A Dios, Señor Todopoderoso,
siempre mi maestro y mi amigo.
A mis padres Jorge y Rosa, por su
incondicional apoyo, amor y comprensión.
A mi hermana Irma, por su colaboración y ayuda.
A todos los que han creído
y esperan muchos éxitos de mí. Gracias!!!
“Orlando”
A Dios y a la Virgen de Visitación por concederme...
serenidad para aceptar las cosas que no puedo cambiar,
humildad para vivir mis glorias y mis alegrías,
a mis Padres Hernando y Cecilia por sus sabios y acertados consejos
y a mis hermanos Adriana, Angelita y David quienes
a pesar de la distancia, compartieron conmigo muchos triunfos para
alcanzar una meta llamada... Ingeniería Química.
Todo por Amor a Dios... y como él lo quiera.
“Darío Alejandro”
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a:
Ing. Mario Velásquez, Profesor de Ingeniería Química de la Universidad
Nacional de Colombia y Director del trabajo.
Dr. Patricia Restrepo, Profesora de Química de la Universidad Nacional de
Colombia.
Ing. Alba Stella González, Gerente del Área de Investigación y Desarrollo de
la Empresa Comestibles Ricos Ltda. y Codirectora del trabajo.
Ing. Clara Isabel Vargas, Asistente de Investigación y Desarrollo de la
Empresa Comestibles Ricos Ltda.
Ing. Carlos Hugo Carrillo, Asistente de Desarrollo Industrial de la Empresa
Comestibles Ricos Ltda.
Dr. Néstor Sanabria, Gerente Técnico de la Empresa Química Aromática
Andina.
Al personal de los Laboratorios de la Universidad Nacional de Colombia,
ICTA y Comestibles Ricos Ltda.
A todas aquellas personas que colaboraron de una u otra manera en la
realización del presente trabajo.
TABLA DE CONTENIDO
Contenido Página
Introducción ................................................................................................. 25
1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO ............................................................. 27
1.1 Snacks reconstituidos ............................................................................ 27
1.1.1 Propiedades ...................................................................................... 28
1.1.1.1 Propiedades nutricionales ........................................................... 28
1.1.1.2 Propiedades sensoriales ............................................................. 29
1.1.2 Aplicaciones ...................................................................................... 30
2. ASPECTOS DE CIENCIA BÁSICA ........................................................ 31
2.1 Materias Primas ..................................................................................... 31
2.1.1 Papa ................................................................................................. 31
2.1.1.1 Generalidades ............................................................................. 31
2.1.1.2 Consideraciones en la industrialización ...................................... 33
2.1.1.3 Composición química de la papa ................................................ 35
2.1.2 Plátano .............................................................................................. 36
2.1.2.1 Generalidades ............................................................................. 36
2.1.2.2 Consideraciones en la industrialización ...................................... 38
2.1.2.3 Composición química del plátano ............................................... 39
2.2 Proceso de transformación de alimentos ............................................... 41
2.3 Lavado y desinfección ............................................................................ 41
2.3.1 Lavado .............................................................................................. 41
2.3.2 Desinfección con compuestos clorados ........................................... 42
2.4 Prensado ................................................................................................ 43
2.4.1 Extracción por presión ...................................................................... 43
2.5 Secado ................................................................................................... 44
2.5.1 Deshidratación de alimentos ............................................................ 44
2.5.2 Deshidratación por aire caliente ....................................................... 45
2.5.3 Proceso de secado del alimento ....................................................... 45
2.6 Molienda ................................................................................................. 47
2.6.1 Reducción de tamaño ....................................................................... 47
2.7 Harinas ................................................................................................... 49
2.7.1 Harinas compuestas ......................................................................... 49
2.7.2 Análisis de harinas ............................................................................ 50
2.7.2.1 Calidad industrial ......................................................................... 50
2.7.2.2 Calidad reológica ......................................................................... 51
2.7.2.3 Calidad enzimática ...................................................................... 51
2.7.2.4 Requisitos microbiológicos .......................................................... 52
2.8 Mezclado y moldeo ................................................................................ 53
2.9 Empleo de aditivos alimentarios ............................................................ 54
2.9.1 Aditivos aglomerantes ...................................................................... 55
2.9.1.1 Baka-Snak® ................................................................................. 56
2.9.2 Aditivos antioxidantes ....................................................................... 56
2.9.2.1 Ácido ascórbico ........................................................................... 57
2.9.2.2 Ácido cítrico ................................................................................. 58
2.9.2.3 Sulfitos ......................................................................................... 58
2.10 Freído ................................................................................................ 59
2.10.1 La fritura como técnica de preparación ............................................ 59
2.10.2 El proceso de freído .......................................................................... 59
2.10.3 Cambios en el producto frito ............................................................. 60
2.10.4 Aceites en pasabocas fritos .............................................................. 61
2.10.4.1 Aceite de oleína de palma ........................................................... 61
2.11 Saborizado ........................................................................................ 62
2.11.1 Aditivos saborizantes ........................................................................ 62
2.12 Envasado .......................................................................................... 63
2.12.1 Materiales de envasado .................................................................... 64
2.12.1.1 Películas flexibles ........................................................................ 64
2.12.1.2 Sistemas de envasado combinados ............................................ 65
2.13 Caracterización de productos ........................................................... 66
2.13.1 Análisis próximo ................................................................................ 66
2.13.2 Análisis sensorial .............................................................................. 76
2.14 Tendencias del mercado de snacks ................................................. 67
2.14.1 Canales de distribución para snacks ................................................ 67
2.14.2 Hábitos y tendencias de consumo de snacks .................................. 68
3. INGENIERÍA CONCEPTUAL Y BÁSICA DE PROCESO ...................... 73
3.1 Metodología ........................................................................................... 73
3.2 Descripción y cuantificación de la materia prima ................................... 75
3.2.1 Desperdicios de papa ....................................................................... 75
3.2.2 Desperdicios de plátano verde ......................................................... 78
3.2.3 Desperdicios de plátano maduro ...................................................... 80
3.3 Evaluación de alternativas tecnológicas ................................................ 82
3.3.1 Emulsificación - troquelado ............................................................... 82
3.3.2 Harinas como producto final ............................................................. 82
3.3.3 Extrusión de las harinas ................................................................... 83
3.3.4 Moldeo de las harinas ....................................................................... 83
3.4 Descripción general del proceso ............................................................ 84
3.5 Diseño experimental .............................................................................. 89
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS .................................................................. 92
4.1 Lavado y desinfección ............................................................................ 92
4.2 Prensado ................................................................................................ 93
4.3 Secado ................................................................................................... 95
4.4 Molienda ................................................................................................. 99
4.5 Mezclado y moldeo de las harinas ....................................................... 102
4.5.1 Hidratación y aglomeración ............................................................ 105
4.5.2 Adición de aditivos antioxidantes ................................................... 109
4.6 Freído ................................................................................................... 112
4.7 Saborizado ........................................................................................... 114
4.8 Envasado ............................................................................................. 115
4.9 Caracterización de las harinas ............................................................. 116
4.9.1 Calidad industrial ............................................................................ 116
4.9.2 Condiciones microbiológicas .......................................................... 117
4.10 Caracterización de los productos obtenidos ................................... 118
4.10.1 Análisis próximo .............................................................................. 118
4.10.2 Análisis sensorial ............................................................................ 119
4.11 Implementación del proceso a nivel industrial ................................ 122
4.11.1 Balance de materia ......................................................................... 124
4.11.2 Selección de la maquinaria ............................................................ 127
4.11.3 Cálculo de mano de obra necesaria ............................................... 128
4.11.4 Fluidos de servicio .......................................................................... 129
4.11.5 Análisis económico ......................................................................... 130
4.11.5.1 Estimación de costos ................................................................ 130
4.11.5.2 Estudio financiero ...................................................................... 134
Conclusiones y recomendaciones ............................................................. 139
Bibliografía ................................................................................................. 141
Anexo A. Generalidades de la empresa .................................................... 145
Anexo B. Fundamentos de pardeamiento enzimático ............................... 151
Anexo C. Análisis microbiológico de las harinas ....................................... 165
Anexo D. Análisis DSC (Differential Scanning Calorimetry) de las harinas 171
Anexo E. Análisis proximal de los snacks reconstituidos .......................... 179
Anexo F. Formato de evaluación sensorial ............................................... 183
Anexo G. Baka-Snak® ............................................................................... 187
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Composición química de la papa .................................................. 35
Tabla 2. Composición química del plátano ................................................. 40
Tabla 3. Requisitos microbiológicos para la harina de trigo ........................ 52
Tabla 4. Cuantificación de los desperdicios de papa para el año 2003 ...... 77
Tabla 5. Cuantificación de los desperdicios de plátano verde para el año
2003 ............................................................................................................. 79
Tabla 6. Cuantificación de los desperdicios de plátano maduro para el año
2003 ............................................................................................................. 81
Tabla 7. Diseño experimental para determinar humedad / agente
aglomerante ................................................................................................. 90
Tabla 8. Humedad retirada en la etapa de prensado .................................. 95
Tabla 9. Análisis por tamizado de la harina de papa ................................ 100
Tabla 10. Análisis por tamizado de la harina de plátano verde ................. 101
Tabla 11. Análisis por tamizado de la harina de plátano maduro ............. 101
Tabla 12. Tamaño de partícula promedio de las harinas .......................... 101
Tabla13. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina
de papa ...................................................................................................... 105
Tabla14. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina
de plátano verde ........................................................................................ 106
Tabla15. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina
de plátano maduro ..................................................................................... 108
Tabla 16. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de
papa ........................................................................................................... 109
Tabla 17. Evaluación cuantitativa de bisulfito de sodio para hidratar la harina
de papa ...................................................................................................... 110
Tabla 18. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de
plátano verde ............................................................................................. 110
Tabla 19. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de
plátano verde ............................................................................................. 110
Tabla 20. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de
plátano maduro .......................................................................................... 111
Tabla 21. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de
plátano maduro .......................................................................................... 111
Tabla 22. Características industriales de las harinas ................................ 116
Tabla 23. Condiciones microbiológicas de las harinas ............................. 118
Tabla 24. Métodos de análisis próximo recomendados para alimentos freídos
..................................................................................................................... 118
Tabla 25. Análisis proximal de los snacks reconstituidos ......................... 119
Tabla 26. Rango de puntajes de las características evaluadas a los snacks
reconstituidos ............................................................................................ 120
Tabla 27. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de
papa ........................................................................................................... 125
Tabla 28. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de
plátano verde ............................................................................................. 126
Tabla 29. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de
plátano maduro .......................................................................................... 126
Tabla 30. Selección de la maquinaria ....................................................... 127
Tabla 31. Especificaciones de los equipos requeridos ............................. 128
Tabla 32. Requerimientos de mano de obra por actividad ........................ 129
Tabla 33. Requerimientos energéticos de los equipos ............................. 129
Tabla 34. Costos de inversión ................................................................... 130
Tabla 35. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete
individual de papa reconstituida ................................................................ 132
Tabla 36. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete
individual de plátano verde reconstituido .................................................. 132
Tabla 37. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete
individual de plátano maduro reconstituido ............................................... 133
Tabla 38. Ingresos por ventas ................................................................... 133
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Distribución generalizada de snacks ............................................ 67
Figura 2. Razones de fidelidad ante las marcas ......................................... 69
Figura 3. Consumo individual de papas por estratos, sexo y edades ......... 69
Figura 4. Preferencia de sabores de papas ................................................ 70
Figura 5. Productos sustitutos de las papas ............................................... 71
Figura 6. Momentos de consumo de pasabocas de paquete ..................... 72
Figura 7. Lugares de consumo de pasabocas de paquete ......................... 72
Figura 8. Cáscara de papa .......................................................................... 75
Figura 9. Producto no conforme de papa (PNC) ......................................... 76
Figura 10. Cisco de papa ............................................................................ 77
Figura 11. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de papa ... 78
Figura 12. Representación porcentual de los desperdicios orgánicos de papa
....................................................................................................................... 78
Figura 13. Cisco de plátano verde ............................................................... 79
Figura 14. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano
verde ............................................................................................................ 80
Figura 15. Cisco de plátano maduro ........................................................... 80
Figura 16. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano
maduro ........................................................................................................ 81
Figura 17. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de papa
...................................................................................................................... 86
Figura 18. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de
plátano verde .............................................................................................. 87
Figura 19. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de
plátano maduro ........................................................................................... 88
Figura 20. Lavado y desinfección de la materia prima ............................... 92
Figura 21. Prensa hidráulica ....................................................................... 93
Figura 22. Secador directo ......................................................................... 96
Figura 23. Curva de secado de papa ......................................................... 97
Figura 24. Curva de secado de plátano verde ........................................... 97
Figura 25. Curva de secado de plátano maduro ........................................ 98
Figura 26. Molino de pines ......................................................................... 99
Figura 27. Molino de carnes ...................................................................... 102
Figura 28. Freidor ...................................................................................... 113
Figura 29. Harina de papa ......................................................................... 117
Figura 30. Harina de plátano verde ........................................................... 117
Figura 31. Harina de plátano maduro ........................................................ 117
Figura 32. Análisis sensorial de los snacks reconstituidos ....................... 120
Figura 33. Snacks reconstituidos de papa ................................................ 121
Figura 34. Snacks reconstituidos de plátano verde .................................. 121
Figura 35. Snacks reconstituidos de plátano maduro ............................... 121
Figura 36. . Tiempos de operación diarios para cada actividad. Primera etapa
..................................................................................................................... 123
Figura 37. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Segunda etapa
..................................................................................................................... 124
Figura 38. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el primer
año ............................................................................................................. 135
Figura 39. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el
segundo año .............................................................................................. 135
Figura 40. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el tercer
año ............................................................................................................. 136
Figura 41. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el cuarto
año ............................................................................................................. 136
Figura 42. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el quinto
año ............................................................................................................. 137
RESUMEN
Los desperdicios orgánicos de papa y de plátano que se generan en la
empresa Comestibles Ricos Ltda. como subproducto de sus líneas de
manufactura fueron identificados como una fuente de materia prima, en la
elaboración de un producto de mayor valor agregado.
Luego de cuantificar estos desperdicios y de evaluar diferentes alternativas
tecnológicas de procesamiento, se decidió enfocar el estudio hacia la
elaboración de un nuevo producto de consumo humano, que estuviera dentro
de la gama de los snacks y que pudiera otorgarle a la compañía una mayor
rentabilidad y una mayor competencia en el mercado.
En una primera etapa, los desperdicios se sometieron a un proceso de
transformación para obtener harinas de papa y de plátano, mediante
operaciones de deshidratación y molienda.
Luego se buscó la reconstitución de las harinas hidratándolas y utilizando
Baka-Snak® como agente aglomerante, para obtener una masa que se
dejara moldear. Fue necesario el empleo de aditivos antioxidantes, para
inhibir el oscurecimiento de la harina causado por pardeamiento enzimático
en el momento de la hidratación; se utilizó bisulfito de sodio y ácido cítrico
para las harinas de papa y de plátano respectivamente.
El moldeo se efectuó en un molino de carnes aprovechando el principio de la
extrusión en frío, para obtener preformas de harina que posteriormente se
llevaron a un proceso de fritura y saborizado, para que finalmente pudieran
ser empacados y comercializados como snacks.
INTRODUCCIÓN
En la empresa Comestibles Ricos Ltda. dedicada a la fabricación de snacks
desde 1961 y ubicada en Bogotá D.C., se genera una cantidad de
desperdicios orgánicos como resultado de la producción diaria en sus
diversas líneas de manufactura.
Hoy en día, la empresa está procesando diariamente una considerable
cantidad de papa, la cual se destina a la fabricación de Papas Fritas en
diferentes presentaciones. Aquí se producen tres tipos de residuos orgánicos
a los que no se les da utilidad industrial, exclusivamente se han destinado a
la alimentación animal.
Estos residuos son la cáscara, producto del pelado y que corresponde al
20% del peso total de los desperdicios de papa, el producto no conforme
(PNC) que se descarta por no cumplir parámetros de calidad, el que
representa el 27% y el cisco o recorte que se genera en la operación de
rebanado y que significa el 53% del promedio mensual.
Respecto al procesamiento de plátano, la empresa maneja plátano hartón
verde y maduro, que se destinan a la fabricación de Tajaditas y Tajamiel. En
esta producción, se producen residuos orgánicos que igualmente se han
destinado exclusivamente a la alimentación animal.
Estos residuos son la cáscara de plátano y el cisco que se pierde en la
operación de rebanado, y es éste último el más significativo para la empresa.
25
Los residuos le representan a la empresa considerables cantidades de
“material perdido”, es decir, un gran porcentaje de la materia prima que
podría ser utilizado en la generación de un producto novedoso de mayor
valor agregado, que se traduciría en nuevos ingresos y una mayor
competencia para la empresa.
La intención de este trabajo es plantear una opción tecnológica para el
aprovechamiento de los desperdicios orgánicos de papa y de plátano de los
que se ha hecho mención, para obtener un producto nuevo, definiendo las
formulaciones y condiciones de procesamiento.
26
1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO
1.1 SNACKS RECONSTITUIDOS
Para definir qué son los pasabocas, más conocidos como los “snacks”, es
necesario remitirse a su utilización: algo ligero o bocado que se ingiere entre
las comidas principales para producir placer o calmar temporalmente la
sensación de hambre. Los pasabocas así definidos, pueden ser dulces o
salados, elaborados industrialmente a través de procesos controlados de
extrusión, horneo, tostado o frituras y obtenidos a partir de materias primas
de origen vegetal como los cereales, los tubérculos, las raíces o los frutos,
transformados en hojuelas, rodajas, anillos o cualquier otra forma que resulte
atractiva al consumidor.
Así mismo, para ayudar a definir los pasabocas, se establecieron ciertas
características que éstos deben poseer:
- Que sea un producto que el consumidor reciba listo para comer, o que
requiera una preparación mínima para su consumo.
- Que se comercialice en porciones pequeñas o individuales.
- Que estén orientados a ser consumidos entre comidas y no en lugar de
las comidas principales.
- Que tengan una vida útil o de anaquel relativamente alta (mayor de cuatro
semanas sin refrigeración), o que puedan conservarse en el congelador.
Así, los snacks reconstituidos son productos tipo pasabocas, y son una
mezcla de harina, agua y aditivos estabilizantes, que con un previo
tratamiento fisicoquímico y utilizando un equipo de moldeo apropiado, se
logran adquirir preformas, que con un posterior tratamiento térmico, se
27
convierten en un producto comestible, cuyas propiedades dependerán de la
fuente de harina de la que provienen.
Los snacks reconstituidos, más que ser una forma de presentación
comercial, se convierten en una alternativa tecnológica útil para la
reconstitución de papa y de plátano en las grandes empresas procesadoras,
donde se generan residuos de materias primas como sucede en Comestibles
Ricos Ltda.
1.2 PROPIEDADES
Los snacks se presentan en el ámbito de consumo comercial con una gran
diversidad de productos, para los que se requiere tener determinadas
propiedades físicas y organolépticas.
La composición y cantidad de nutrientes presentes en los snacks, se
encuentra influenciada por aspectos como el origen y tipo de materias
primas, los aditivos empleados, las condiciones de procesamiento y la
adición de saborizantes previa la etapa de empacado.
1.2.1 PROPIEDADES NUTRICIONALES
El hecho de que los pasabocas sean productos que normalmente se
consumen en los recreos de los niños y en momentos de esparcimiento y
diversión, no significa que se deban ignorar sus aportes nutricionales.
Aunque no reemplazan una comida completa, si pueden constituir un
complemento de la dieta diaria, como en el caso de las loncheras escolares.
Las loncheras cumplen la función de reponer las energías consumidas por
los niños en su actividad física e intelectual y en este sentido, los pasabocas
preparados bien sea a partir de cereales o de raíces o tubérculos, dulces o
28
salados, resultan adecuados para aportar una parte de esas calorías
gastadas ya que contienen carbohidratos complejos y grasas. Desde este
punto de vista, una lonchera equilibrada se logra combinando alguno de
estos pasabocas con fuentes proteicas como los derivados lácteos y
alimentos vitamínicos como las frutas.
Es importante conocer, que en una dieta balanceada normal, se requiere de
2000 a 3000 calorías diarias. Los snacks proporcionan calorías provenientes
de carbohidratos, grasa y proteínas, por esto, pueden aportar un contenido
energético importante.
Por otro lado, los productos freídos con aceites vegetales, como la oleína de
palma, tienen el beneficio de no tener colesterol, ser ricos en vitaminas A y E
y además, no poseer ácidos grasos trans hidrogenados.
La composición de carbohidratos en un snack es determinante en sus
propiedades físicas y nutricionales.
La velocidad de absorción de los snacks viene determinada por la velocidad
a la que el producto pasa del estómago al intestino y la velocidad de
absorción en el intestino. A medida que aumenta la cantidad de azúcares, la
absorción se hace más lenta.
1.2.2 PROPIEDADES SENSORIALES
Las variaciones en el sabor y el color de los snacks reconstituidos, se
traducen en una variación en las concentraciones de los aditivos que se les
suministre en el momento de su elaboración.
Las propiedades organolépticas mejoran con la utilización de agentes
antioxidantes, especialmente el color, debido a la inactivación de enzimas
causantes del pardeamiento enzimático.
29
Las propiedades que mejoran con el contenido de agente aglomerante, son
la textura, densidad, hidrofilidad y plasticidad. Con una concentración de
aglomerante adecuada, el snack reconstituido es más compacto y adquiere
una apariencia similar al snack tradicional; se adquiere una mayor habilidad
de formación de masa y es útil como agente mejorador de crocancia.
1.3 APLICACIONES
Las snacks tienen la característica de ser atractivos en el mercado de
alimentos procesados. La industria alimentaria los produce especialmente a
partir de papa, plátano, harina de trigo y gránulos de maíz. Presentan
excelentes propiedades como sabor, crocancia y composición nutricional, y
adicionalmente, son económicos en comparación con otros productos.
En el mercado, los snacks son adquiridos por el público en general para ser
consumidos en diversas ocasiones, en loncheras infantiles, en el cine, en los
juegos, para acompañar las comidas principales o en la ansiedad por
degustar un buen producto como son los snacks.
30
2. ASPECTOS DE CIENCIA BÁSICA
2.1 MATERIAS PRIMAS
2.1.1 PAPA 2.1.1.1 GENERALIDADES
Taxonomía
La clasificación taxonómica de la papa se basa en caracteres florales, lo que
ha permitido clasificarla de acuerdo con el siguiente sistema:
- Familia Solanaceae
- Género Solanum
- Sección Petota
La sección Petota se subdivide, en series, especies, subespecies. Todas las
especies de papa, tanto cultivadas como silvestres pertenecen a la sección
Petota. De las especies cultivadas, solamente Solanum tuberosum ssp.
tuberosum es cultivada en todo el mundo.
Las especies cultivadas presentan un valioso recurso para el desarrollo de
nuevas variedades de papa [36].
Morfofisiología
La morfología de los tubérculos, follaje, flores y frutos son la base para el
reconocimiento de las especies y variedades de papa [36].
31
La papa es un alimento de origen vegetal que puede desarrollarse a partir de
una semilla sexual, o de un tubérculo con un sistema radicular débil.
Es una planta herbácea, que presenta tubérculos (tallos subterráneos), los
cuales se desarrollan al final de los estolones que nacen del tallo principal.
Los tallos aéreos son de sección angular, y entre las axilas de las hojas y los
tallos se forman ramificaciones secundarias.
El tubérculo es un órgano de almacenamiento de materiales de reserva y por
su contenido de agua y nutrientes es el órgano más apropiado para la
propagación vegetativa de la planta de papa.
Las hojas de la planta adulta son generalmente compuestas y regularmente
imparipinadas.
La inflorescencia es cimosa; el número de flores por inflorescencia es
variable. La flor de la papa es hermafrodita y consta de un cáliz muy
constante para las variedades o especies.
El fruto es una baya que puede ser esférica, globular, ovoide o cónico
alargada de color verde pálido u oscuro [19, 36].
Ecofisiología del cultivo
Existen en el país importantes áreas con amplio potencial agrícola, las cuales
presentan restricciones ambientales para su uso durante determinadas
épocas del año a causa de la incidencia de bajas temperaturas [30].
El cultivo de papa en Colombia está ubicado en la Región Andina entre los
2000 y 3200 metros de altitud.
La papa está adaptada a climas fríos y templados, crece a temperaturas
entre 12 y 24º C [19, 30].
32
Los suelos ideales para la siembra deben ser fértiles, sueltos, profundos,
drenados, ricos en materia orgánica y con un pH de 4,5 a 7,5. Los suelos
arcillosos están bien si son sueltos.
La disponibilidad de agua en el suelo, influye en los procesos de crecimiento,
fotosíntesis y absorción de minerales por la planta de papa [19].
2.1.1.2 CONSIDERACIONES EN LA INDUSTRIALIZACIÓN En Colombia la superficie dedicada a este cultivo se localiza principalmente
en los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Nariño y Antioquia [30].
Se estima que cerca del 14% de la producción nacional de papa se destina a
procesamiento para la producción de papa frita, hojuelas, papa a la francesa
y otros transformados [30].
Los procesadores de papa disponen de pocas variedades con características
apropiadas para la industria, en especial en términos de calidad, debido al
bajo porcentaje de materia seca y a la presencia de azúcares reductores, así
como a problemas de rendimiento derivados de la forma y tamaño no
adecuados del tubérculo para su procesamiento [30].
Otra de las limitantes es la susceptibilidad a gota (Phytophthora infestans), el
daño del gusano blanco (Premnotrypes vorax) y de las polillas (Tecia
solanivora y Phthorimaea operculella) [30, 36].
La papa además de poderse comercializar en fresco, presenta una gran
variedad de posibilidades para ser industrializada y obtener productos con
valor agregado de gran aceptación por el consumidor en general [30].
33
Las características que se evalúan en las variedades de papa para procesar
son el contenido de sólidos totales y de azúcares reductores. También se
puede evaluar la alta ductilidad, resistencia a enfermedades, tamaño
adecuado y forma homogénea [5, 25].
La papa utilizada para la industrialización es aquella que se encuentra en su
etapa de madurez, y que contiene una alta gravedad específica (≥ 1,075) y
alto contenido de sólidos (≥ 18%).
El valor de la gravedad específica está directamente relacionado con el
rendimiento y la calidad en cuanto a textura interna de los productos
procesados. Con una gravedad específica alta se obtienen mejores
resultados en la fritura, hay menor absorción de aceite y se requiere menos
tiempo de freído [5].
El contenido de azúcares reductores debe ser menor del 0,25%. El contenido
más apropiado es el 0,1%.
Las variedades de papas que acumulan azúcares durante el almacenamiento
no sirven para el procesamiento de papas fritas a la francesa y hojuelas de
papa porque puede desencadenarse reacciones indeseables de
pardeamiento no enzimático que ocurren entre un azúcar reductor y los
aminoácidos libres, favorecidas por las altas temperaturas del proceso de
freído.
El almacenamiento es importante de considerar porque a temperaturas bajas
el contenido de azúcares reductores aumenta [5, 8, 33].
En cuanto a las características morfológicas, la papa debe presentar un
tamaño grande, forma redonda ligeramente aplanada, ojos superficiales y
piel de color morado [5].
34
2.1.1.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA PAPA
La composición está en función de la variedad, la calidad del cultivo, el
estado de madurez de la planta y los factores ambientales. Además, los
métodos de análisis usados varían considerablemente [8].
La siguiente tabla reporta los datos de la papa variedad R – 12 negra o
Diacol Capiro.
Tabla 1. Composición química de la papa
Constituyente Contenido
Parte comestible 100%
Agua 76,70%
Materia seca 23,30%
Proteínas 1,90%
Grasa 0,10%
Carbohidratos 19,30%
Fibra 1,0%
Cenizas 1,0%
Calorías (100 g) 84
Calcio (mg) 4,0
Fósforo (mg) 26,0
Hierro (mg) 1,1
Tiamina (mg) 0,08
Riboflavina (mg) 0,09
Niacina (mg) 1,0
Ac. Ascórbico (mg) 2,0
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Ficha técnica de materias primas: papa
35
2.1.2 PLÁTANO 2.1.2.1 GENERALIDADES Taxonomía La planta de plátano al igual que la de banano pertenecen a la clase
Monocotiledónea, que por poseer sépalos coloreados y ovario adherente
ínfero, se han situado dentro del orden de las Escitamíneas. Hacen parte de
la familia de las Musáceas y de la subfamilia Musoidea, de la cual el género
Musa es de gran interés, ya que por su naturaleza partenocárpica incluye un
gran número de especies comestibles.
El género está constituido por secciones. La sección Emusa es la más
difundida, está conformada por subgrupos, los cuales incluyen a su vez las
especies y clones más comunes [21].
En Colombia se siembran diferentes clones de plátano comestible, entre los
cuales se destacan los siguientes :
Dominico (Musa AAB), Dominico - Hartón (Musa AAB), Hartón (Musa AAB),
Cachaco (Musa ABB) y Pelipita (Musa ABB) [21].
Morfofisilogía
En líneas generales una planta de plátano está formada por el sistema
radicular, el tallo y sus yemas, el sistema foliar y la inflorescencia que da
origen al racimo [21].
36
Teniendo en cuenta que la propagación es asexual, el sistema radicular está
conformado por raíces de carácter netamente adventicio, fasciculadas y
fibrosas.
El tallo corresponde a un cormo subterráneo erecto con ramificación
monopódica.
La lámina foliar posee una forma ovalada, con su extremo apical romo o
cónico y el basal auriculado, de color verde oscuro y verde claro en el envés.
Las flores son irregulares, están constituidas por tres grupos de piezas
florales, que se insertan en círculos concéntricos o verticilos [21].
Ecofisiología del cultivo
Los factores climáticos, a diferencia de los edáficos, delimitan directa o
indirectamente las zonas aptas para el cultivo, puesto que sus componentes,
como lo son la temperatura, la precipitación, la humedad ambiental y el brillo
solar permiten el establecimiento y desarrollo del cultivo o bien afecta la
incidencia o severidad del ataque de una enfermedad o plaga determinada
[21].
El plátano se produce en diferentes áreas agroecológicas, desde 0 hasta
2000 metros de altura, sin excluir la siembra de ninguno de los clones de
plátano comestibles conocidos con temperaturas promedias entre 17 y 35º C
[21, 29, 30].
Las musáceas crecen y se desarrollan satisfactoriamente en condiciones de
semipenumbra, lo cual las protege de algunos problemas fitosanitarios. Las
siembras comerciales de plátano a libre exposición solar y altas densidades,
alteran las condiciones naturales de la especie, aumentando los riesgos
37
fitosanitarios y las medidas de combate necesarias para la supervivencia de
las plantaciones.
El viento es otro factor atmosférico de mucha importancia por sus efectos
sobre el crecimiento y desarrollo de la planta. Cuando es favorable puede
modificar la temperatura y distribución de las lluvias, en caso contrario su
efecto adverso se relaciona principalmente con los daños que puede
ocasionarle a la planta, dependiendo de su intensidad y duración.
La planta de plátano requiere suficiente cantidad de agua disponible en el
suelo para el crecimiento y desarrollo normales. El consumo elevado de agua
del cultivo se debe a que la planta tiene una gran superficie foliar transpirante
[21].
Para sembrar plátano se necesitan suelos sueltos, bien desaguados y con
buen contenido de materia orgánica.
La planta de plátano muestra un rango de adaptación bastante amplio, sin
embargo, su mejor comportamiento productivo se registra en pH de 6,0 a 7,0,
debido a que en este rango se presenta la máxima disponibilidad y
aprovechabilidad de los nutrimentos [9, 21].
2.1.2.2 CONSIDERACIONES EN LA INDUSTRIALIZACIÓN
Los principales centros productores de plátano en Colombia se encuentran
en las zonas cafeteras de la Región Andina, la Región Caribe y los Llanos
Orientales [30].
La producción y el consumo aparente de plátano en el país han presentado
un comportamiento relativamente estable durante los últimos años,
observándose una tendencia hacia el consumo de los productos procesados
[29].
38
Los plátanos se consumen en estado maduro o verde; se cocinan, se fríen
en hojuelas o se asan. La harina ha sido utilizada como espesante en la
preparación de coladas [28].
Un plátano de buena calidad debe presentarse fresco, limpio, de color verde
uniforme o de acuerdo al grado de madurez, bien formado, ligeramente
convexo según la característica de la variedad; textura consistente al tacto y
aristas poco pronunciadas. Libre de huellas de enfermedades o insectos,
magulladuras, manchas o pudriciones.
Debe tener una longitud mínima de 19 cm de pulpa medida en línea recta,
diámetro mínimo de 4,5 cm (con cáscara) y un peso mínimo de 300 g.
En un lote debe aceptarse un máximo de 20% de producto con dimensiones
de longitud, diámetro y peso mínimos [23].
La pulpa por su alto contenido de carbohidratos y de minerales se constituye
en un producto bastante apropiado para procesar en harina para el consumo
humano [29].
En la actualidad se le ha prestado mucha atención a los almidones de las
musáceas especialmente del plátano verde, ya que son parcialmente
resistentes a la hidrólisis por parte de amilasas digestivas y luego se
fermentan en el colon, de manera similar a la fracción soluble de la fibra
dietética [28].
2.1.2.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL PLÁTANO Al momento de la cosecha, aproximadamente cinco meses después de la
floración, la pulpa está conformada en su mayor parte por agua y otros
componentes químicos de naturaleza orgánica e inorgánica. La cantidad de
39
polisacáridos y disacáridos está relacionada directamente con los procesos
de llenado y madurez fisiológica [21].
La siguiente tabla reporta los datos del plátano.
Tabla 2. Composición química del plátano
Constituyente Contenido
Parte comestible 65%
Agua 59,4%
Materia seca 40,6%
Proteínas 1,2%
Grasa 0,2%
Carbohidratos 37,8%
Fibra 0,5%
Cenizas 0,9%
Calorías (100 g) 142
Calcio (mg) 4,0
Fósforo (mg) 39,0
Hierro (mg) 0,5
Tiamina (mg) 0,06
Riboflavina (mg) 0,04
Niacina (mg) 0,5
Ac. Ascórbico (mg) 20,0
Vitamina A (u.i.) 1060
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Ficha técnica de materias primas: plátano hartón verde
40
2.2 PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS
La búsqueda de la aplicación de la ciencia para controlar los fenómenos
bioquímicos que conducen al deterioro de los alimentos, hacen necesario un
conocimiento global de la tecnología de los alimentos y la aplicación de las
diferentes técnicas utilizadas para prolongar su vida útil [10].
Las operaciones y los tratamientos a los cuales se someten los alimentos
tienen como fin ajustarlos al sistema digestivo del hombre, ya que algunos
sólo pueden ser consumidos después de un tratamiento o este puede facilitar
su empleo [10].
Así mismo, es necesario crear una conciencia sobre el aprovechamiento de
muchos recursos para buscar una mejor utilización de los alimentos ya sea
como materias primas o transformándolos, enriqueciéndolos, prolongando su
periodo de vida útil propendiendo por un mejoramiento del nivel tecnológico
del sistema alimentario y de la calidad de alimentación en Colombia [10].
2.3 LAVADO Y DESINFECCIÓN
2.3.1 LAVADO
El lavado es aquella operación unitaria en la que el alimento se libera de
sustancias diversas que lo contaminan, dejando su superficie en condiciones
adecuadas para su elaboración posterior [7].
Las operaciones de limpieza deben realizarse a la menor oportunidad antes
del proceso de elaboración, con objeto de evitar averías en las instalaciones,
por piedras u objetos extraños y de ahorrar el tiempo y el dinero que
41
consumiría el procesado de los componentes desechables. Además, la
eliminación de estas pequeñas cantidades de alimentos contaminados con
microorganismos evita pérdidas posteriores producidas por la proliferación de
los microorganismos durante el almacenamiento o espera antes de su
elaboración. El lavado es, por tanto, un método muy eficaz para reducir
pérdidas, mejora además la rentabilidad del proceso y supone una protección
adicional para la salud del consumidor [7].
Los métodos de lavado se clasifican en: métodos húmedos (por ejemplo:
remojo, ducha, lavado por flotación) y métodos secos (separación por aire,
por magnetismo o por otros métodos físicos). La elección de uno u otro
sistema de lavado viene determinada por la naturaleza del producto y por los
tipos de contaminantes que contiene [7].
2.3.2 DESINFECCIÓN CON COMPUESTOS CLORADOS Por su efectividad para reducir las cargas microbianas, las soluciones de
hipoclorito de sodio o de calcio y son muy utilizados, aunque también puede
utilizarse cloro. A partir de estas sales se preparan las soluciones de trabajo
de concentración del 50 a 200 ppm de cloro disponible, y se aplica con un
tiempo de contacto de hasta 15 minutos. Este desinfectante es
especialmente activo contra las bacterias. La acción germicida se explica por
la proporción de ácido hipocloroso no disociado y depende del tiempo de
contacto. También influyen el pH, la temperatura, el contenido de materias
minerales y orgánicas. Cuando los recipientes son de aluminio, no se
aconseja utilizar concentraciones superiores a 200 ppm. Cuando se emplea
en concentraciones del orden de 50 ppm no se requiere enjuague posterior
[32].
42
2.4 PRENSADO
2.4.1 EXTRACCIÓN POR PRESIÓN
La extracción por presión se utiliza principalmente para la extracción de
aceites y zumos. Como los productos extraídos se encuentran en el interior
de la célula, su liberación exige la rotura celular [7].
Las instalaciones de extracción no son utilizables para cualquier tipo de
producto, ya que no todas las semillas oleaginosas o productos vegetales
poseen el mismo contenido en aceites o en agua. Ni tampoco la misma
porosidad, consistencia y características físicas [7].
La extracción por presión se realiza, bien en dos fases (una primera de
reducción de tamaño y obtención de una pulpa y una segunda de separación
en prensa) o en una sola fase, que incluye la rotura celular y la extracción del
líquido por presión.
Por lo general, la extracción en una sola etapa resulta más económica,
aumenta la capacidad de la instalación y reduce los gastos de inversión y
mantenimiento. Sin embargo, resulta menos eficaz para el tratamiento de
aquellos productos de mayor dureza [7].
El agua que contiene el producto actúa como lubricante de la pulpa durante
el prensado, reduce la presión y en consecuencia, el rendimiento del
proceso. Durante el prensado la presión debe incrementarse
progresivamente para evitar la formación de una torta impenetrable, ya que
el material sólido se deforma con relativa facilidad [7].
43
2.5 SECADO 2.5.1 DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS Los términos deshidratación y secado aplicados a los alimentos se utilizan
indistintamente para describir la operación básica en la que se extrae casi
toda el agua normalmente presente en los productos alimenticios, mediante
el suministro de calor bajo ciertas condiciones controladas, logrando
finalmente un aumento de la vida útil del alimento. Definidos de esta manera
no incluyen procesos en los que se retira agua mediante centrifugación,
compresión o extracción con solventes; tampoco se incluyen procesos que
implican otros tipos de cambios en el alimento, como el tostado, la fritura o el
horneado [31].
La humedad final de los alimentos deshidratados es de 1 a 5%, según el
producto. Simultáneamente el alimento sufre cierto grado de deterioro,
especialmente sobre sus propiedades organolépticas.
La inhibición del crecimiento microbiano y de la actividad enzimática se
produce por descenso de su actividad de agua. La deshidratación reduce
también el peso y el volumen del alimento, lo que disminuye los costos de
transporte y de almacenamiento [31].
Los métodos de secado empleados se clasifican según el mecanismo que se
utilice para retirar la humedad del alimento y se muestran a continuación:
- Secado por aire caliente
- Secado por contacto con una superficie caliente
- Secado por aplicación de microondas
- Liofilización [31].
44
2.5.2 DESHIDRATACIÓN POR AIRE CALIENTE
Cualquiera que sea el método de secado empleado, la deshidratación de un
alimento implica dos operaciones básicas: la transferencia de calor al
producto y la extracción de humedad del mismo.
Cuando el secado se efectúa por aplicación de aire caliente, la superficie del
alimento se calienta y el calor transmitido se utiliza como calor latente de
vaporización, con el cual el agua pasa a la fase de vapor. El vapor de agua,
que atraviesa por difusión la capa de aire en contacto con el alimento, es
arrastrado por la capa de aire en movimiento, generándose sobre aquel una
zona de baja presión y creándose entre aire y alimento un gradiente de
presión de vapor. Este gradiente proporciona la fuerza impulsora que permite
eliminar el agua [31].
2.5.3 PROCESO DE SECADO DEL ALIMENTO
Las consideraciones teóricas del secado son válidas sólo para sistemas
sencillos y homogéneos conformados por sustancias orgánicas o
inorgánicas. Los productos alimenticios, son mucho más complejos y
heterogéneos. La presencia de una gran variedad de componentes entre los
que se encuentran proteínas, grasas, carbohidratos, vitaminas, enzimas y
sales inorgánicas, cada uno con diferencias en su solubilidad en agua, con
distintos grados de hidratación y con cierta ubicación en la célula, no permite
la formulación de generalizaciones, sólo se observan fenómenos semejantes
[31].
Cuando el alimento se introduce al secador transcurre un periodo inicial, al
final del cual la superficie del alimento alcanza la temperatura de bulbo
húmedo del aire [31].
45
En seguida comienza propiamente la deshidratación del alimento. El agua
escapa de la superficie del alimento por los siguientes mecanismos:
- Capilaridad
- Difusión, provocada por las diferencias en concentración de solutos entre
las distintas partes del alimento.
- Difusión del agua, absorbida en diversas capas sobre la superficie de los
componentes sólidos del alimento.
- Difusión gaseosa, provocada por el gradiente de presión de vapor
existente en el interior del alimento [31].
Inicialmente la velocidad de migración del agua a la superficie del alimento
sucede a la misma velocidad que se produce la evaporación, por lo cual la
superficie del alimento permanece húmeda. Esta fase del secado se
denomina “periodo de velocidad constante” y se mantiene hasta que alcanza
la humedad crítica.
La temperatura de la superficie del alimento durante este periodo, es inferior
a la temperatura del aire circulante ya que a medida que el agua se evapora
la enfría.
En esta etapa es cuando mayor proporción de agua libre es eliminada y a la
vez ocurre mínimo deterioro del alimento.
Para que la deshidratación se realice de forma adecuada en este periodo, el
aire debe cumplir tres condiciones:
- Temperatura de bulbo seco moderadamente elevada, que permite mayor
capacidad deshidratante del aire.
- Baja humedad relativa, que implica una temperatura de bulbo húmedo
más baja, que beneficiará el mantenimiento de la calidad del alimento.
- Velocidad elevada respecto al alimento, para que la capa de aire
circundante sea delgada y no se sature [31].
46
El alimento alcanza la humedad crítica cuando la superficie del alimento deja
de permanecer húmeda. En este momento, la velocidad de evaporación es
mayor que la velocidad de migración del agua hacia la superficie. Al ocurrir
esto, la superficie del alimento comienza a calentarse, acercándose su
temperatura paulatinamente a la temperatura de bulbo seco del aire. La
velocidad neta de evaporación decrece notablemente. A éste periodo se le
denomina “periodo de velocidad decreciente”.
Durante esta nueva etapa de secado la superficie del alimento sufre deterioro
apreciable debido al recalentamiento. Este deterioro se manifiesta en
oscurecimiento o pardeamiento debido a reacciones de Maillard y en la
mayoría de los casos en la formación de costras.
En este periodo, además, la velocidad de evaporación del agua depende
esencialmente de la temperatura del aire y del espesor del alimento y no la
afecta ni la velocidad ni la humedad relativa del aire [31].
2.6 MOLIENDA
2.6.1 REDUCCIÓN DE TAMAÑO
El término reducción de tamaño se aplica a todas las formas en las que las
partículas de sólidos pueden cortarse o romperse en piezas más pequeñas.
Las partículas más pequeñas son deseables por su gran superficie o bien
por su forma, tamaño y número [22].
La reducción de tamaño es aquella operación unitaria en la que el tamaño
medio de los alimentos sólidos es reducido por la aplicación de fuerzas de
impacto, compresión o abrasión. A la pulverización y formación de partículas
de muy pequeño tamaño se le denomina también trituración [7].
47
Las ventajas de la reducción de tamaño en el procesado de alimentos son
las siguientes:
- Aumento de la relación superficie / volumen; con ello se incrementa la
velocidad de deshidratación y la de calentamiento o enfriamiento y se
mejora la eficacia y la velocidad de extracción de compuestos solubles.
- Cuando se combina con un proceso de cribado pueden obtenerse
partículas de un tamaño predeterminado, lo que en algunos casos es de
una gran importancia para el correcto comportamiento de algunos
alimentos durante su proceso de elaboración.
- Cuando el tamaño de partícula de los productos que van a mezclarse es
homogéneo el mezclado de los ingredientes resulta más eficaz [7].
La reducción de tamaño y la emulsificación no tienen por si mismas ningún
efecto conservador, o éste es muy pequeño. Se utilizan para mejorar la
comestibilidad o adecuación de los alimentos para un determinado proceso
de elaboración. En algunos alimentos la reducción de tamaño puede
provocar su degradación como consecuencia de la acción de las enzimas
que se liberan durante la operación como consecuencia de la actividad
microbiana o de la oxidación que se produce por incremento de la superficie
expuesta (a menos que el alimento se someta a algún tratamiento
conservador para evitar estas alteraciones) [7].
Los diferentes sistemas de reducción de tamaño se clasifican de acuerdo con
el tamaño de partícula obtenido de la siguiente forma:
- Corte en tacos, rebanadas o rodajas.
- Molienda a polvo o pasta de finura creciente.
- Emulsión y homogenización [7].
48
2.7 HARINAS
La harina es la sustancia pulverulenta que se obtiene tras moler de forma
muy fina granos de trigo. Los productos molidos que se extraen de otros
granos, como el centeno, el trigo sarraceno, el arroz y el maíz, así como los
obtenidos de plantas como la patata, reciben también el nombre de harinas,
pero el uso inespecífico del término hace referencia a la harina elaborada a
partir del trigo común (Triticum aestivum) [13].
2.7.1 HARINAS COMPUESTAS
El término de harinas compuestas fue creado en 1964 por la Organización
para la Agricultura y la Alimentación (FAO), cuando se reconoció la
necesidad de buscar una solución para los países que no producen trigo.
La definición de harinas compuestas, de acuerdo con el concepto expresado
en un principio por la FAO, se refiere a mezclas elaboradas para producir
alimentos a base de trigo, como pan, pastas, y galletas.
Las harinas compuestas pueden prepararse también a base de otros
cereales que no sea el trigo y de otras fuentes de origen vegetal, y pueden o
no contener harina de trigo. Sobre esta base, se describen dos clases de
harinas compuestas. Una, conocida como harina de trigo diluida, en la cual
la harina de trigo se sustituye por otras harinas hasta en 40%; y puede
contener otros componentes. Las condiciones generales de procesamiento y
el producto final obtenido son comparables a productos preparados a base
de sólo trigo. La segunda clase está representada por harinas compuestas
que no contienen trigo, y están hechas de harinas de tubérculos y una
proteína suplementaria, generalmente harina de soya, en la proporción de 4
a 1. Estos productos son diferentes en sus características reológicas al
compararlas con aquéllas preparadas a base de sólo trigo [6].
49
2.7.2 ANÁLISIS DE HARINAS
Los diferentes análisis que se practican a las harinas para determinar sus
características tienen en cuenta parámetros que se relacionan con tres
niveles de calidad: calidad industrial, calidad reológica y calidad enzimática
además de los requerimientos microbiológicos [17].
2.7.2.1 CALIDAD INDUSTRIAL
- Humedad: Es el contenido de agua que tiene la harina. La humedad es
una característica importante, particularmente en relación con la
seguridad del almacenamiento de la harina. La legislación no autoriza
superar el 15,5%.
- Cenizas: Son las materias minerales presentes en la harina.
- Acidez: La acidez de las harinas es debida a la presencia de ácidos
grasos provenientes de la transformación de las materias grasas. La
acidez de la harina va aumentando a medida que pasa el tiempo de
almacenamiento. Se debe tener una acidez no mayor de 70 mg. / 100 g.
de harina en base seca expresado como ácido sulfúrico.
- Granulometría: Es el análisis del tamaño de las partículas que constituyen
la harina. La granulación puede apreciarse al tacto o bien por tamizado y
servirá para detectar y diferenciar harinas granuladas de harinas finas. El
98% o más de la harina de trigo debe pasar a través de un tamiz de 212
µm (Nº 70).
- Color, olor y sabor: La harina puede ser blanca o de un color crema
suave. Una harina normal tiene un olor propio, ligero y agradable. Las
harinas alteradas poseen, por lo general, un olor desagradable y un gusto
amargo, agrio y rancio [17, 29].
50
2.7.2.2 CALIDAD REOLÓGICA - Proteína: Es un componente de gran trascendencia porque de su calidad
y cantidad dependerá la calidad panadera de la harina. Debe tener
mínimo 7% (m/m) de proteína.
- Gluten: Está constituido por las fracciones de proteínas que son
insolubles en agua, denominadas gluteninas y gliadinas.
- Índice de sedimentación: Esta determinación informa sobre la cantidad y
calidad de las proteínas. Una sedimentación rápida indica que el gluten
formado es de poca calidad, mientras que una sedimentación lenta y con
mayor esponjamiento indica un gluten de mejor calidad.
- Alveograma:
Tenacidad: Informa acerca de la fuerza necesaria para hinchar la masa y
está ligada a la absorción de agua de la harina.
Extensibilidad: Es la capacidad que tiene una masa de ser estirada.
Fuerza: Expresa el trabajo mecánico de deformación.
- Farinograma:
Tiempo de desarrollo de la masa: Este valor permite diferenciar harinas
de amasado lento o rápido
Estabilidad: Proporciona una indicación sobre la tolerancia al mezclado de
las harinas.
Grado de decaimiento: Es la diferencia en unidades farinográficas entre el
centro de la curva en el punto de máxima consistencia y el centro de la
curva 12 minutos después de este máximo [17, 27].
2.7.2.3 CALIDAD ENZIMÁTICA
- Índice de caída: Con este método se mide indirectamente la actividad
alfa-amilásica existente en la harina. Las harinas con esta actividad muy
51
elevada darán productos de panificación de baja calidad con migas muy
pegajosas, poco volumen y mucho color.
- Amilograma: Detecta los cambios de viscosidad del producto después de
la gelificación del almidón. Harinas con una alta actividad alfa-amilásica
darán viscosidades bajas.
- Índice de maltosa: Permite conocer la concentración de este azúcar
existente en la harina sobre el que actúa la levadura para producir gas
carbónico durante el proceso de fermentación [17].
2.7.2.4 REQUISITOS MICROBIOLÓGICOS
Tabla 3. Requisitos microbiológicos para la harina de trigo Microorganismo n c m M
Recuento de aeróbios mesófilos / g 3 1 200 000 300 000
Detección de E. Coli / g 3 0 <3 -
Detección de Salmonella / 25 g 3 0 0 -
Recuento de Mohos / g 3 1 1 000 5 000
Recuento de esporas de bacterias / g 3 1 100 1 000
Fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 267 (Cuarta actualización) Harina de trigo
Donde:
n: Número de muestras que se va a examinar
c: Número máximo de muestras permitidas entre m y M.
m: Índice máximo permisible para indicar nivel de buena calidad.
M: Índice máximo permisible para indicar nivel de calidad aceptable [15].
52
2.8 MEZCLADO Y MOLDEO
El mezclado es aquella operación unitaria en la que, a partir de uno o más
componentes, dispersando uno en el seno del otro, se obtiene una mezcla
uniforme. Por analogía con las emulsiones, al componente mayoritario suele
denominársele fase continua y al minoritario, fase dispersa [7].
El mezclado no afecta al valor nutritivo ni la vida útil de los alimentos. Sólo se
utiliza como una ayuda en el proceso de elaboración para modificar la
comestibilidad o calidad de los alimentos. Su utilización es muy frecuente en
muchas industrias alimentarias para, combinando distintos ingredientes,
conseguir determinadas propiedades funcionales o características
organolépticas.
Su principal efecto consiste en homogeneizar los productos al conseguir una
óptima distribución de los diversos ingredientes. La utilización de un material
de partida homogéneo reduce los desechos que suelen generarse durante el
proceso de elaboración y aumenta la aceptación del consumidor [7].
Al contrario de lo que sucede con los líquidos y pastas viscosas, no es
posible alcanzar una uniformidad completa con productos sólidos en polvo o
en partícula. El grado de mezclado que con ellos se alcanza depende de:
- El tamaño relativo de las partículas y forma y densidad de cada
componente.
- La eficacia de un determinado mezclador para estos componentes.
- La tendencia a la agregación de los productos.
- El contenido de agua, la tensión superficial y la fluidez de cada
componente [7].
53
Por lo general se consiguen mezclas más uniformes con aquellos productos
cuyo tamaño, forma y densidad son semejantes. La uniformidad del producto
final depende del equilibrio alcanzado entre los mecanismos que favorecen o
dificultan el mezclado, que depende, a su vez, del tipo de mezclador, de las
condiciones de su funcionamiento y de la composición de los alimentos [7].
El moldeo se realiza generalmente inmediatamente después del mezclado.
Confiere a los alimentos muy viscosos y pastosos, diversas formas y
tamaños. Esta operación colabora en el proceso de elaboración
diversificando y haciendo más cómoda la utilización de los productos de
panadería y pastelería y de snacks [7].
2.9 EMPLEO DE ADITIVOS ALIMENTARIOS
Los aditivos alimentarios son sustancias que se añaden a los alimentos
intencionadamente con el fin de modificar sus propiedades, técnicas de
elaboración, conservación o mejorar su adaptación al uso a que estén
destinados. En ningún caso tienen un papel enriquecedor del alimento.
En aquellos casos en los que la sustancia añadida es eliminada, o la
cantidad de ella que queda en el alimento no tiene función alguna, no se
considera un aditivo sino un agente auxiliar de fabricación [15, 26].
Las principales funciones de los aditivos alimentarios son:
- Asegurar la seguridad y la salubridad.
- Contribuir a la conservación.
- Hacer posible la disponibilidad de alimentos fuera de temporada.
- Aumentar o mantener el valor nutritivo.
- Potenciar la aceptación del consumidor.
- Facilitar la preparación del alimento [18].
54
Los aditivos alimentarios se clasifican en:
- Sustancias que impiden las alteraciones químicas biológicas
(antioxidantes, sinérgicos de antioxidantes y conservantes).
- Sustancias estabilizadoras de la características físicas (emulgentes,
espesantes, gelificantes, antiespumantes, antiapelmazantes,
antiaglutinantes, humectantes, reguladores de pH).
- Sustancias correctoras de las cualidades plásticas (mejoradores de la
panificación, correctores de la vinificación, reguladores de la maduración).
- Sustancias modificadoras de los caracteres organolépticos (colorantes,
potenciadores del sabor, edulcolorantes artificiales, aromas) [18]. 2.9.1 ADITIVOS AGLOMERANTES
Estos aditivos alimentarios son sustancias estabilizantes que presentan
diversas propiedades: estabilización de suspensiones y emulsiones, poder
de retención de agua, poder suavizante, formación de complejos con las
proteínas, etc [26].
Se emplean para mantener la consistencia de la textura y evitar que se
disgreguen los ingredientes en los productos. Cualquier proceso que
requiera mezclar ingredientes, que normalmente no se mezclarían, requiere
emulsionantes y estabilizantes que confieran y mantengan la consistencia
deseada en dichos alimentos [15].
Algunos representantes de estos aditivos son los exudados de plantas, las
gomas de origen microbiano y las modificaciones químicas de la celulosa y el
almidón [26].
55
El empleo del almidón presenta ciertos inconvenientes a nivel de las
características organolépticas del producto acabado, especialmente el riesgo
de sinéresis. Además, la inestabilidad de ciertos almidones en medio ácido, a
temperatura elevada o también, al corte son limitantes para su aplicación.
Estos efectos pueden ser contrarrestados, en todo o en parte, procediendo a
modificaciones químicas.
Los almidones no modificados químicamente son considerados como
nutrientes y no como aditivos [26].
2.9.1.1 BAKA-SNAK®
Baka-Snak® es un almidón modificado pregelatinizado de maíz ceroso y fue
desarrollado especialmente para procesar snacks expandidos horneados o
fritos en etapas sencillas: mezclado, formado y horneo o freído.
Baka-Snak® es incorporado en formulaciones de snacks para ser mezclado
con otos ingredientes secos antes del formado donde no se necesita cocción.
Puede contribuir a mejorar el control del volumen, la crocancia y la
uniformidad de la estructura celular y reduce el rompimiento en el producto
final.
Puede ser usado también en galletas, mezclas mixtas, comida para
mascotas y otros desarrollos (ver anexo G).
2.9.2 ADITIVOS ANTIOXIDANTES
La reacción de oxidación es una reacción en cadena, es decir, que una vez
iniciada, continúa acelerándose hasta la oxidación total de las sustancias
sensibles. Con la oxidación, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el
color y la textura, y desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas
56
y ácidos grasos poliinsaturados. Además, los productos formados en la
oxidación pueden llegar a ser nocivos para la salud [18].
Los antioxidantes evitan que los alimentos se oxiden y se pongan rancios.
Pueden actuar por medio de diferentes mecanismos:
- Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas.
- Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente
en el espacio que queda sin llenar en los envases, el denominado
espacio de cabeza.
- Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que
facilitan la oxidación [18].
El empleo de antioxidantes se utiliza mucho en la prevención del
pardeamiento enzimático (ver anexo B).
2.9.2.1 ÁCIDO ASCÓRBICO
El ácido L-ascórbico (E-300) es la vitamina C.
El ácido ascórbico y sus derivados son muy utilizados. Son muy solubles en
agua, excepto el palmitato de ascorbilo, que es más soluble en grasas.
Se utilizan en productos cárnicos y conservas vegetales y en bebidas
refrescantes, zumos, productos de repostería y en la cerveza.
También se utiliza el ácido ascórbico en panadería, no como antioxidante
sino como auxiliar tecnológico, para mejorar el comportamiento de la masa.
El ácido ascórbico contribuye a evitar el oscurecimiento de la fruta cortada en
trozos y a evitar la corrosión de los envases metálicos.
La limitación en su uso está basada más en evitar el enmascaramiento de
una mala manipulación que en razones de seguridad.
57
La adición de ácido ascórbico como antioxidante no permite hacer un uso
publicitario del potencial enriquecimiento en vitamina C del alimento [14].
2.9.2.2 ÁCIDO CÍTRICO
El ácido cítrico (E-330) y sus sales se pueden emplear en prácticamente
cualquier tipo de producto alimentario elaborado, como agente secuestrante
de metales y sinérgico de antioxidantes o como acidulante.
El ácido cítrico es un componente esencial de la mayoría de las bebidas
refrescantes, a las que confiere su acidez, potenciando también el sabor a
fruta. Con el mismo fin se utiliza en los caramelos, en pastelería, helados,
etc. Es también un aditivo especialmente eficaz para evitar el oscurecimiento
que se produce rápidamente en las superficies cortadas de algunas frutas y
otros vegetales.
El ácido cítrico contribuye a retardar el pardeamiento enzimático, ya sea por
su efecto quelante sobre el cobre o por la disminución del pH, ya que el pH
de la enzima está entre 6 y 7 para la mayoría de las polifenoloxidasas
presentes en los alimentos [2, 11, 12].
2.9.2.3 SULFITOS
Se emplean en la industria de alimentos porque inhiben el pardeamiento de
tipo químico y enzimático. Su mecanismo de acción consiste en actuar sobre
las polifenoloxidasas inhibiéndolas y previniendo la polimerización de
pigmentos oscuros.
El bisulfito de sodio es usado como medio para retardar los pardeamientos
enzimáticos, pero en los tratamientos térmicos es eliminado en su gran
mayoría. El SO2 producido por el bisulfito de sodio es retenido con más
fuerza que el producido por otras fuentes.
58
Además este aditivo se emplea como conservante, por lo tanto es
conveniente usarlo en una concentración de 400 ppm de SO2 para obtener
una cantidad residual de 250 ppm de SO2, cantidad permitida por la
legislación colombiana.
También es usado para controlar la proliferación de microbios en bebidas
fermentadas [3, 15, 24].
2.10 FREÍDO
2.10.1 LA FRITURA COMO TÉCNICA DE PREPARACIÓN
La fritura es un procedimiento en el que el calor se suministra al alimento a
través de un medio, el aceite o la grasa que interviene en el proceso,
interactuando con el alimento mismo. Las interacciones dependen de la
calidad del aceite o la grasa, la tecnología utilizada y el substrato.
Uno de los componentes más importantes del alimento es el contenido de
agua, que se libera convirtiéndose en vapor y participa en los procesos de
hidrólisis de las grasas de fritura. La transferencia de grasa hacia el substrato
depende de la cantidad de ésta en el substrato y de las condiciones de
fritura.
La fritura mejora la calidad sensorial del alimento mediante la formación de
compuestos aromáticos, colores atractivos y textura crujiente. Cambios
indeseables son las pérdidas de calidad nutritiva, por ejemplo debido a la
degradación de vitaminas sensibles a la temperatura [34].
2.10.2 EL PROCESO DE FREÍDO
En el transcurso de la fritura en freidora, el alimento se pone en contacto con
el aceite a una temperatura de 170 a 180º C. De esta forma la fritura tiene un
59
gran potencial para causar cambios químicos en el aceite y cantidades
apreciables de este aceite pasan al alimento (se absorbe 5 - 40% de aceite
en peso). Durante la fritura, las reacciones de oxidación que llevan a la
formación y descomposición de hidroperóxidos forman compuestos tales
como aldehídos, cetonas, hidrocarburos, lactonas, alcoholes, ácidos y
ésteres tanto saturados como insaturados.
Algunos de los cambios que tienen lugar en el alimento y en el aceite son
necesarios para dar la calidad sensorial típica del alimento frito [34].
Los métodos de freído comúnmente usados en la industria de pasabocas son
básicamente dos: el método continuo y el método batch.
Ambos métodos requieren control de tiempo y temperatura de freído para
obtener snacks de calidad uniforme.
Estudios realizados han encontrado que el contenido de aceite absorbido se
incrementa con la disminución de la temperatura de freído [5].
2.10.3 CAMBIOS EN EL PRODUCTO FRITO
Los cambios producidos durante el freído, tanto en el medio de fritura como
en el producto que se va a freír, dependen de una serie de factores como
son:
- El tipo, características y calidad del aceite. - El tipo y características del producto a freír. - La temperatura y el tiempo de fritura. - Las características del proceso de producción. Los cambios que se producen en el alimento durante la fritura son: - Mejora la textura: los productos se vuelven crujientes y más agradables
por su textura y sonido al ser mordidos.
60
- Mejora la presentación: da a los alimentos un color dorado uniforme y
brillante.
- Se potencian y matizan sabores y aromas: debido al propio aceite o al
desarrollo de nuevos compuestos después de someterse el alimento a las
altas temperaturas.
- Varía el contenido en grasa del producto: en general los productos
pierden humedad y ganan grasa; aunque alimentos muy ricos en grasa
pueden perder parte de ésta durante la fritura.
- Se prolonga la conservación del producto debido a la destrucción de
microorganismos y enzimas presentes en los alimentos [34].
2.10.4 ACEITES EN PASABOCAS FRITOS
La primera función de un aceite de fritura en alimentos tipo snacks es servir
como medio para impartir el calor adicionando sabor y calidad atractiva al
alimento frito.
La resistencia del aceite a la oxidación y la hidrólisis durante la fritura es
crucial para la producción de snacks de buena calidad.
El cuidado apropiado en el manipuleo del aceite, el empaque y el sistema de
fritura son esenciales en la producción constante de snacks de buena calidad
[34].
2.10.4.1 ACEITE DE OLEÍNA DE PALMA
El aceite de palma es el aceite extraído del mesocarpio del fruto de la palma
africana (Elaeis guineensis L.) y sus variedades. Se procesa en dos pasos
básicos:
El fruto se tritura produciéndose el aceite crudo de palma y luego en el
refinado, se remueven ácidos grasos libres, color y sabores indeseables.
61
Adicionalmente, el aceite de palma es fraccionado, aquí la fracción más
líquida del aceite es separada de la fracción sólida, como resultado se
obtiene oleína de palma y estearina de palma.
La oleína de palma se utiliza ampliamente en el mundo para fritura profunda,
la estabilidad de la oleína de palma para fritura se debe principalmente a su
composición inherente y a algunos de sus componentes minoritarios.
Los estudios comparativos indican que el aceite de palma y su fracción más
líquida, la oleína de palma, tienen un tiempo de vida útil más prolongado
después de la fritura que otros aceites empleados para este fin [34].
2.11 SABORIZADO
2.11.1 ADITIVOS SABORIZANTES
Los aditivos aromatizantes / saborizantes son las sustancias o mezclas de
sustancias con propiedades aromáticas y/o sápidas capaces de conferir o
reforzar el aroma y/o el sabor de los alimentos. Se excluyen de la definición
precedente:
- Los productos que confieran exclusivamente sabor dulce, salado o ácido.
- Las sustancias alimenticias o productos normalmente consumidos como
tales con o sin reconstitución [16]. En la industria de alimentos son utilizados una gran cantidad de saborizantes
y aromatizantes, como las especias, extractos, aceites esenciales y
esencias.
Ya sean de origen vegetal o animal, su producción es sumamente compleja y
utiliza materiales de todas las fuentes imaginables [10].
62
Los potenciadores de sabor aumentan los sabores del alimento,
tradicionalmente se han usado: la sal, las especias, el azúcar y el vinagre. Se
añaden a los productos industriales por ser insípidos y de peor calidad.
Los potenciadores del sabor son sustancias que, a las concentraciones que
se utilizan normalmente en los alimentos, no aportan un sabor propio, sino
que potencian el de los otros componentes presentes. Además influyen
también en la sensación de ”cuerpo” en el paladar y en la de viscosidad,
aumentando ambas. Esto es especialmente importante en el caso de sopas y
salsas, aunque se utilizan en muchos más productos [18].
2.12 ENVASADO
El envasado es una parte integrante del proceso de elaboración. Cumple dos
misiones importantes que son: anunciar el producto y protegerlo
adecuadamente para que se conserve durante un período de tiempo
determinado [7].
El envase no debe afectar las características del producto, debe ser estético
y agradable; su forma y tamaño deben ser funcionales; debe ser cómodo;
servir, si es posible, para distribuir el contenido y debe ser de fácil
reutilización o eliminación. Debe además cumplir con toda la reglamentación
vigente sobre etiquetado [7].
El envase constituye una barrera entre el alimento y el medio ambiente, que
se opone a la transmisión de la luz, el calor, la humedad, los gases y la
eventual contaminación por microorganismos o insectos.
Aquellos envases que deben mostrar el contenido deberán permitir el paso
de la luz, pero aquellos alimentos susceptibles de alteración (por ejemplo:
por oxidación de los lípidos) deben impedirla [7].
63
Las velocidades de transferencia de oxígeno y vapor de agua de los
materiales de envasado son factores de gran importancia para el control de
vida útil de los alimentos deshidratados, de los grasos y de los que contienen
componentes oxidables. La permeabilidad de un envase depende, tanto de la
película que lo constituye como del gas o vapor en cuestión [7].
2.12.1 MATERIALES DE ENVASADO
Los materiales de envasado pueden clasificarse en dos grupos principales:
- Envases para el transporte : que protegen al alimento durante éste y su
distribución.
- Envases para su venta al consumidor: que contienen el producto en
pequeñas cantidades, informan sobre su contenido y lo protegen durante
el uso y almacenamiento domésticos [7].
2.12.1.1 PELÍCULAS FLEXIBLES
Se entiende por película flexible todo envase confeccionado a partir de un
material que no es rígido. No obstante el término suele aplicarse
exclusivamente a materiales fibrosos de grosor inferior a 0,25 mm.
Las características generales de las películas flexibles son las siguientes:
- Costo relativamente bajo.
- Son bastante impermeables al oxígeno, al vapor de agua y los gases.
- Se pueden termosellar.
- Se pueden emplear en las cadenas de llenado a gran velocidad.
- Mantienen su resistencia tanto en condiciones húmedas como secas.
- Pueden imprimirse fácilmente
- Se manejan con facilidad y resultan muy cómodas tanto para el
fabricante, como para el detallista o consumidor.
64
- Son muy ligeras.
- Se adaptan a la forma del contenido, lo que ahorra espacio de
almacenamiento y transporte [7].
El polipropileno orientado es una película, traslúcida y brillante, con buenas
propiedades ópticas y muy resistente a la tensión y punción. Es bastante
impermeable al vapor de agua, los gases y los olores y no le afectan los
cambios en la humedad ambiental. Es termoplástica, por lo que puede
estirarse y su coeficiente de fricción es bajo, por esto, no se carga de
electricidad estática haciéndola muy adecuada para las instalaciones de
llenado a alta velocidad.
Las propiedades del polipropileno biorientado son semejantes, pero este
material es más resistente [7].
A veces algunas películas se recubren con otros polímeros o con aluminio
para mejorar su impermeabilidad o para hacerlas termosellables.
Con un recubrimiento muy delgado de aluminio (denominado metalización)
se obtiene una buena impermeabilización frente a los aceites, los gases, el
vapor de agua, los olores y la luz. Las películas metalizadas son más baratas
y más flexibles que el papel aluminio y de igual permeabilidad [7].
2.12.1.2 SISTEMAS DE ENVASADO COMBINADOS
Las cajas de cartón suelen emplearse para embalar alimentos envasados en
películas flexibles. Estas cajas se embalan a su vez, para su transporte, en
cajas de cartón ondulado o en plástico retráctil [7].
65
2.13 CARACTERIZACIÓN DE PRODUCTOS
2.13.1 ANÁLISIS PRÓXIMO
Se da el nombre de análisis próximo al conjunto de determinaciones que
describen la composición nutritiva de una sustancia alimenticia. Comprende
las determinaciones de humedad o sustancias volátiles, extracto etéreo o
grasa bruta, cenizas o material mineral, proteína bruta, fibra bruta y extracto
no nitrogenado [3].
2.13.2 ANÁLISIS SENSORIAL
En los alimentos procesados se busca garantizar una larga vida de anaquel,
aunque siempre se corre el riesgo de sacrificar las cualidades sensoriales
(como el sabor, el aroma y el color) de la materia prima, es por esto que
deben realizarse procesos de cuantificación de dicha cualidades, con el fin
de asegurar el nivel de aceptación del producto.
En la academia como en la industria, se opta por realizar un análisis
sensorial, que implica resultados confiables a menores costos [7].
El ensayo de puntajes o calificación se usa para la evaluación de un producto
o proceso, desarrollo de nuevos productos, control de calidad, estabilidad en
el almacenamiento y medir la reproducibilidad de los jueces.
Este sistema de prueba sensorial es el más usado debido a su diversidad,
simplicidad aparente y facilidad de análisis estadístico.
Aunque se puede dar una sola muestra para evaluar por puntajes, se obtiene
más precisión si se incluye una muestra patrón o referencia.
Se recomiendan las escalas de 0 a 10 ó 20 puntos, que son suficientes para
la mayoría de los productos, cuando se usan jueces entrenados [20].
66
2.14 TENDENCIAS DEL MERCADO DE SNACKS
2.14.1 CANALES DE DISTRIBUCIÓN PARA SNACKS
Como esquema genérico de canales de distribución puede tenerse el
siguiente, que aplica para cuarenta encuestados (a nivel mundial)
asociados a la Snack Food Asociation [35].
Figura 1. Distribución generalizada de snacks
A continuación es pertinente definir los diferentes puntos de venta según la
Snack Food Asociation:
- Supermercados: Se refieren a tiendas de productos comestibles con un
nivel de ventas anuales de dos millones de dólares o más.
- Tiendas minoristas: Se refieren a tiendas de productos comestibles con
un nivel de ventas anuales menor a dos millones de dólares.
- Tiendas al por mayor: Se refieren a las tiendas inmensas de mercaderías
en general.
67
- Almacenes: Son tiendas que se encuentran asociadas mutuamente.
- Droguerías: Son tiendas que venden medicamentos por prescripción
médica o medicinas exclusivas.
- Tiendas detallistas: Son tiendas pequeñas de comida, tiendas de
propiedad de gasolineras, minimarkets donde se venden una limitada
línea de productos.
- Máquinas vendedoras: Máquinas automáticas que se encuentran en
centros comerciales y otros lugares estratégicos.
- Servicio de comidas: Se refiere a escuelas, colegios, universidades,
restaurantes y otras instituciones que también compran cajas de snack a
granel para venderlas junto con comidas preparadas.
- Otras: Son aquellas ventas de productos empaquetados a través de
pequeñas tiendas incluyendo las tiendas dentro de instalaciones militares,
bares, para de buses y camiones, carreteras, tiendas barriales, estadios
deportivos, tiendas de licores, delicatessens, vendedores callejeros,
tiendas movibles, entregas a domicilio y pedidos por correo [35].
2.14.2 HÁBITOS Y TENDENCIAS DE CONSUMO DE SNACKS
- Las papas son un producto de alto posicionamiento, conocimiento,
penetración y consumo.
- La participación en el mercado de las marcas Margarita y Super Ricas es
muy significativa; la participación de las demás marcas es muy baja. Esto
en los target de 12 a 60 años y en todos los estratos.
- Los consumidores de Super Ricas, prefieren la marca por sus fuertes
sabores y su buena calidad.
- Los consumidores de Margarita prefieren la marca por sus sabores
suaves, la tradición y la calidad [1].
68
Figura 2. Razones de fidelidad ante las marcas
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
Figura 3. Consumo individual de papas por estratos, sexo y edades
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
69
- El sabor de Pollo es el líder del mercado, seguido por Natural. Con gran
diferencia es menor el mercado de Limón, BBQ y Picante. Son muy poco
consumidas las papas Mayonesa y Queso.
- El sabor de Pollo está posicionado en todos los target, con énfasis en el
segmento de niños y adolescentes, de estrato medio.
- Las papas de sabor Natural se anidan entre hombres y mujeres mayores
de 25 años.
- El nicho del mercado de las papas de Limón son los niños y los
adolescentes del sexo femenino y del estrato alto.
- Las papas BBQ, son preferidas por los jóvenes y adultos jóvenes
masculinos de los estratos medio y alto.
- Las papas Picantes, están en todos los segmentos de edades y con
mayor consumo en la clase baja.
- Las papas de Mayonesa tienen su nicho en el segmento de los
adolescentes [1].
Figura 4. Preferencia de sabores de papas
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
70
- Los factores que inciden en la compra en su orden son el precio, la
promoción, el empaque, la distribución, las características del producto, la
publicidad y la imagen o prestigio de marca.
- A nivel de las características de producto, los factores más importantes
en su orden son: sabor agradable, frescura, crocancia, cantidad de sabor
y textura.
- Los niños, adolescentes y los abuelos prefieren las promociones de
juegos para niños. Los jóvenes y adultos prefieren promociones de mayor
contenido en el paquete o producto adicional.
- La principal competencia directa de las papas son los otros snacks,
seguidos por las galletas y ponquesitos [1].
Figura 5. Productos sustitutos de las papas
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
71
Figura 6. Momentos de consumo de pasabocas de paquete
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
Figura 7. Lugares de consumo de pasabocas de paquete
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Estudio de pasabocas realizado por A.C. Nielsen (2003)
72
3. INGENIERÍA CONCEPTUAL Y BÁSICA DE PROCESO
La ingeniería básica es la descripción del proceso representado en las
operaciones físico - químicas que permiten lograr los objetivos de manejar
y/o transformar la materia prima en los productos deseados y el
establecimiento de las características de todos y cada uno de los equipos,
instrumentos y elementos de una unidad, planta o proyecto para materializar
dichas operaciones.
3.1 METODOLOGÍA
La fase experimental del proyecto se llevó a cabo en las instalaciones de la
Planta Piloto de Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos
(ICTA), de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá y en los
Laboratorios de Investigación y Desarrollo y Control de Calidad de la
empresa Comestibles Ricos Ltda. siguiendo las etapas que se relacionan a
continuación: cuantificación y análisis de las materias primas disponibles,
investigación bibliográfica, evaluación de alternativas tecnológicas de
proceso y selección del procedimiento de transformación más adecuado.
Después de escoger el proceso se prosiguió con las siguientes etapas:
adecuación de las materias primas, prensado, secado, molienda, hidratación
y moldeo de las harinas, freído, empaque y caracterización fisicoquímica y
sensorial de los productos obtenidos.
Por último, se establecieron las pautas para la implementación del proceso a
nivel industrial, determinadas por las actividades de ingeniería básica que
73
están fundadas esencialmente en la ingeniería conceptual e ingeniería del
proceso.
Para cada línea de proceso planteada, se realizaron los balances de materia
para el proceso global teniendo en cuenta las etapas de transformación.
Se determinó la maquinaria requerida, la mano de obra necesaria y los
fluidos de servicio.
La calidad y el costo de un proyecto se determinan esencialmente en la fase
de ingeniería básica. Aquí, se estimaron los costos de inversión, los costos
de manufactura y el margen de contribución por producto, las ventas y el
retorno de inversión y se realizó un estudio financiero con proyección a cinco
años.
74
3.2 DESCRIPCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
3.2.1 DESPERDICIOS DE PAPA Los desperdicios orgánicos de papa son residuos que se generan en la línea
de manufactura de papas fritas (Hojuelas y Fosforitos), resultado de la
producción diaria de la empresa. Estos residuos se producen a razón de
13797,5 Kg. al mes y representan una fracción considerable respecto a la
cantidad total de papa procesada (ver tabla 4).
Los desperdicios de papa se clasifican en:
- Cáscara:
La cáscara es el producto de la operación de pelado de la papa. Como el
pelado se realiza por abrasión, la cáscara producida es una fina masa de
color oscuro, con un contenido de humedad de 92,42%; además,
contiene fragmentos de tierra que no fueron retirados en la operación de
lavado, razón por la cual se decidió no utilizarla como materia prima.
Figura 8. Cáscara de papa
75
- Producto no conforme (PNC):
El producto no conforme son las papas que se descartan por no cumplir
los parámetros de calidad exigidos, como tamaño, forma, profundidad de
ojos, color y daños fisiológicos, mecánicos y por plagas. El PNC se
genera entre la operación de pelado y la operación de rebanado,
mediante un proceso de selección. Posee un contenido de humedad de
79,38%.
Figura 9. Producto no conforme de papa (PNC)
- Cisco:
El cisco o recorte son los fragmentos de papa que se generan en la
máquina tajadora como resultado del rebanado de la papa, y que por su
forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura. Este
material posee un contenido de humedad de 88,89%.
El cisco es la cantidad más representativa del desperdicio de papa, ya
que significa el 53% del total de los desperdicios (ver figura 12).
76
Figura 10. Cisco de papa
Tabla 4. Cuantificación de los desperdicios de papa para el año 2003
Fecha Cáscara (Kg.) PNC (Kg.) Cisco (Kg.) Total (Kg.) Enero 8380 3893 6976 19249 Febrero 5284 3571 5847 14702 Marzo 3926 4147 6462 14535 Abril 2664 4975 7095 14734 Mayo 6284 4398 7411 18093 Junio 2598 3643 6292 12533 Julio 3621 3595 8319 15535 Agosto 2313 2701 7254 12268 Septiembre 2513 2901 7548 12962 Octubre 2055 3069 7620 12744 Noviembre 1894 3342 6965 12201 Diciembre 1945 3248 7867 13060 Prom. 2003 2631 3583 7174,5 13797,5
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción
77
Figura 11. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de papa
Cáscara2631.00
Papa461126.50
PNC Cisco3583.00 7174.50
Promedio mensualLAVADO
Y PELADO
REBANADO
Figura 12. Representación porcentual de los desperdicios orgánicos de papa
DESPERDICIOS DE PAPA
Cáscara20%
PNC27%
Cisco53%
CáscaraPNCCisco
3.2.2 DESPERDICIOS DE PLÁTANO VERDE
Los desperdicios orgánicos de plátano verde son residuos que se generan en
la línea de manufactura de tajadas fritas (Tajaditas) y hacen referencia al
cisco o recorte, que son los fragmentos de plátano hartón verde que se
generan en la máquina tajadora como resultado del rebanado del plátano, y
78
que por su forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura.
Este material posee un contenido de humedad de 75,41%.
Estos residuos se producen a razón de 4216,5 Kg. al mes y representan una
fracción considerable respecto al total de plátano procesado (ver tabla 5).
La cáscara no fue tenida en cuenta porque no reúne las características para
ser materia prima de un producto tipo snack.
Figura 13. Cisco de plátano verde
Tabla 5. Cuantificación de los desperdicios de plátano verde para el año 2003 Fecha Cisco (Kg.)
Enero 4276 Febrero 3864 Marzo 4238 Abril 4225 Mayo 4208 Junio 3547 Julio 4379 Agosto 3999 Septiembre 5010 Octubre 4078 Noviembre 3670 Diciembre 4557 Prom. 2003 4216,5
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción
79
Figura 14. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano verde
Cáscara
Plátano verde124603.50
Cisco4216.50
Promedio mensual
PELADO REBANADO
3.2.3 DESPERDICIOS DE PLÁTANO MADURO
Los desperdicios orgánicos de plátano maduro son residuos que se generan
en la línea de manufactura de tajadas fritas (Tajamiel) y hacen referencia al
cisco o recorte, que son los fragmentos de plátano hartón maduro que se
generan en la máquina tajadora como resultado del rebanado del plátano, y
que por su forma y tamaño, no pueden utilizarse directamente en la fritura.
Este material posee un contenido de humedad de 77,46%.
Estos residuos se producen a razón de 556,5 Kg. al mes y representan una
fracción considerable respecto al total de plátano procesado (ver tabla 6).
Figura 15. Cisco de plátano maduro
80
Tabla 6. Cuantificación de los desperdicios de plátano maduro para el año 2003
Fecha Cisco (Kg.) Enero 578 Febrero 580 Marzo 535 Abril 428 Mayo 712 Junio 262 Julio 337 Agosto 588 Septiembre 617 Octubre 957 Noviembre 395 Diciembre 392 Prom. 2003 556,5
Fuente: Comestibles Ricos Ltda. Base de datos: Unidad de Producción
Figura 16. Diagrama de producción de desperdicios orgánicos de plátano maduro
Cáscara
Plátano maduro27707.50
Cisco556.50
Promedio mensual
PELADO REBANADO
81
3.3 EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
3.3.1 EMULSIFICACIÓN – TROQUELADO
La primera posibilidad que se contempló, fue la formación de un aglomerado
de masa de plátano crudo para troquelarlo y luego freírlo. Esta alternativa
consiste en llevar el cisco de plátano a una masa homogénea, mediante
corte y emulsificación, para luego moldearla mediante troquelado y obtener
así, la forma deseada para finalmente freír y darle el acabado al producto.
En cuanto a los desperdicios de papa, esta alternativa se descartó por el
marcado oscurecimiento que se produce al intentar homogenizar una masa
de papa cruda mediante corte y emulsificación.
3.3.2 HARINAS COMO PRODUCTO FINAL
Una de las alternativas de mayor aceptación fue la incorporación de harina
de papa en la formulación de harinas compuestas en la línea de manufactura
de productos fritos de harina (Trocitos), ya que el costo total de producción
de la harina de papa sería menor que la compra de harina de trigo.
Para la ejecución de esta propuesta, deberá realizarse el estudio de la
sustitución parcial de harina de trigo por harina de papa, que estará limitada
por los parámetros de calidad fisicoquímicos y sensoriales propios de los
productos fritos de harina.
En cuanto a la harina de plátano, se planteó la posibilidad de comercializarla
como fécula de plátano, ya que los volúmenes manejados y los costos de
procesamiento permitirían su competitividad en el mercado.
82
3.3.3 EXTRUSIÓN DE LAS HARINAS
En los ensayos preliminares realizados con harinas de papa y de plátano no
se obtuvieron resultados satisfactorios.
Se utilizó el equipo de extrusión de la Planta Piloto de Vegetales del Instituto
de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), pero las altas temperaturas
generadas por calentamiento con vapor y fricción, determinaron la
gelatinización de los almidones (ver anexo D). Se obtuvo como resultado una
masa negra elástica a la salida del extrusor, ó el taponamiento de los orificios
de salida del equipo, si el contenido de humedad era muy bajo. Aunque en la
camisa calefactora del extrusor se sustituyó el vapor por agua fría, la fricción
generada elevó la temperatura obteniéndose los mismos resultados.
También se utilizó el extrusor industrial de Comestibles Ricos Ltda., pero la
temperatura alcanzada sin calentamiento, únicamente por fricción, provocó la
quema de las harinas al contacto con el tornillo.
Por último se utilizó el extrusor de pastas alimenticias de la Planta Piloto de
Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), donde
la presión generada por el tornillo es menor, pero de todas formas se superó
la temperatura de gelatinización de los almidones obteniéndose nuevamente
los resultados presentados en el primer extrusor.
3.3.4 MOLDEO DE LAS HARINAS
Finalmente, se decidió emplear el moldeo de las harinas de papa y de
plátano en un molino de carnes, que operando con el mismo principio de la
extrusión, no genera calentamiento por fricción y permite que los almidones
no presenten gelatinización, como sí sucedió en los extrusores. La presión a
83
la salida del equipo es menor y se logran moldear las harinas exitosamente
con la ayuda de un aglomerante para luego proceder con la fritura.
Esta alternativa tecnológica tiene la ventaja de ser aplicable a la harina de
papa y a la harina de plátano sin tener que efectuar algún cambio en las
condiciones de operación del equipo.
3.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO
Inicialmente, respecto a los desperdicios orgánicos de papa, el producto no
conforme (PNC) se rebanó, para llevarlo a iguales condiciones que el cisco.
Tanto los desperdicios de papa como los de plátano se sometieron a un
tratamiento de desinfección con una solución de hipoclorito de sodio a 50
ppm, con el fin de omitir un enjuague posterior con agua potable.
El material de papa y de plátano se sometió a una deshidratación mecánica
previa al secado con aire caliente empleando una prensa hidráulica a 300 psi
de presión, con el fin de retirar una determinada cantidad de agua que
pudiera disminuir los tiempos de secado.
Luego se cargó el material a un secador de aire caliente a una temperatura
alrededor de 65° C.
El material deshidratado de papa y de plátano se pulverizó en un molino de
pines, obteniéndose las respectivas harinas, las que fueron evaluadas
respecto a su calidad industrial y a sus condiciones microbiológicas.
El paso a seguir fue la reconstitución de las harinas, hidratándolas por
aspersión desde la humedad inicial de la harina hasta una humedad final de
45% para las harinas de papa y de plátano verde, y de 40% para la harina de
plátano maduro, utilizando bisulfito de sodio en solución para la harina de
papa, ajustando 400 ppm en la mezcla total y ácido cítrico en solución,
ajustando 0,33% y 0,28% en la mezcla total para las harinas de plátano
verde y plátano maduro respectivamente; esto con el fin de inhibir el
84
pardeamiento enzimático que registran las harinas si no se hace uso de
algún tipo de antioxidante.
Para lograr óptimos resultados en el proceso de moldeo y teniendo en cuenta
las características que presentan las harinas, se observó la necesidad de
utilizar un aditivo aglomerante con el fin de lograr una mezcla que dejara
moldearse, por lo que se empleó Baka-Snak® en una concentración de 1%
respecto a la mezcla de harina.
El proceso de moldeo de las harinas se llevó a cabo en un molino de carnes,
cuyo principio es similar al de los extrusores, obteniéndose papa y plátano en
forma de cilindros de 3 mm de diámetro por 3 cm de largo.
Una vez obtenidas las preformas de harina de papa y de plátano, se inició el
proceso de fritura, operando a una temperatura alrededor de 180° C por un
tiempo máximo de dos minutos.
Los productos obtenidos se saborizaron y se almacenaron en empaques de
polipropileno biorientado metalizado para garantizar una mayor vida de
anaquel.
Para cada uno de los productos se realizó un análisis proximal y un panel
sensorial, para observar el grado de aceptación que estos productos
pudieran tener en el consumidor.
85
Figura 17. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de papa
Recepción del
PNC
Cloruro de sodio (1,2%)
Bisulfito de sodio (400 ppm)
Empacado
Saborizado
Baka-Snak® (1%)
Freído (180º C - 2 min.)
Moldeo
Hidratación de la harina (45% H)
Mezclado
Almacenaje de la harina
Molienda
Secado (65º C)
Prensado (300 psi)
Lavado y desinfección
Recepción del cisco
Rebanado
86
Figura 18. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano verde
Cloruro de sodio
(1,2%) Ácido cítrico
(0,33%)
Empacado
Saborizado
Baka-Snak® (1%)
Freído (180º C – 2 min.)
Moldeo
Hidratación de la harina (45% H)
Mezclado
Almacenaje de la harina
Molienda
Secado (65º C)
Prensado (300 psi)
Lavado y desinfección
Recepción del cisco
87
Figura 19. Diagrama general de obtención de snacks reconstituidos de plátano maduro
Recepción del cisco
Sacarosa
(0,8%) Ácido cítrico
(0,28%)
Empacado
Saborizado
Baka-Snak® (1%)
Freído (180º C – 2 min.)
Moldeo
Hidratación de la harina (40% H)
Mezclado
Almacenaje de la harina
Molienda
Secado (65º C)
Prensado (300 psi)
Lavado y desinfección
88
3.5 DISEÑO EXPERIMENTAL
En el desarrollo de la fase experimental se identificaron las variables de
mayor trascendencia para determinar las condiciones de proceso:
condiciones de secado, concentración de agente aglomerante y humedad de
la mezcla, concentración de antioxidantes en las soluciones de hidratación y
condiciones de freído.
La temperatura de secado se manejó a lo largo de todo el proyecto en un
valor de alrededor de 65° C, se tomaron muestras cada 5 minutos con el
propósito de hacer el seguimiento de la deshidratación; se tuvo en cuenta el
período de secado en el que se efectúa la deshidratación y la respuesta de
los almidones presentes en las materias primas.
Debido a la cantidad de variables que intervienen en el proceso y al estudio
que se buscaba lograr, las variables más relevantes son: contenido de
humedad en el moldeo de las harinas, proporción de agente aglomerante, y
concentración de antioxidante en la solución de hidratación.
Para el desarrollo experimental de este proyecto, se manejó un diseño de
bloques aleatorizado, debido a la escasa información bibliográfica que
hubiese suministrado información sobre algunos tratamientos al respecto, de
tal forma que la fase experimental se desarrolló con base a los criterios de
los autores.
Un diseño de bloques aleatorizado se emplea para comparar ρ tratamientos
que comprende α bloques, cada uno de los cuales contienen α unidades
experimentales relativamente homogéneas. Los ρ tratamientos se asignan
89
aleatoriamente a las unidades experimentales dentro de cada bloque,
asignándose un tratamiento a una unidad experimental.
En este trabajo, los ρ tratamientos se asignaron a los porcentajes de
humedad presentes en la mezcla de harina y las α unidades experimentales
a la concentración de agente aglomerante.
El agente aglomerante y las concentraciones que se manejaron fueron
información suministrada por la casa distribuidora Química Aromática
Andina.
La fase experimental de este proyecto se organizó de la siguiente manera:
Concentración máxima de Baka-Snak® presente en la mezcla harina, agua y
aglomerante: 1,5%
Humedad inicial de la harina de papa: 8%
Humedad inicial de la harina de plátano verde: 5,5%
Humedad inicial de la harina de plátano maduro: 7%
Tabla 7. Diseño experimental para determinar humedad / agente aglomerante
Experimento % Humedad % Baka-Snak® A 25 0,1 0,5 1,0 1,5 B 30 0,1 0,5 1,0 1,5 C 35 0,1 0,5 1,0 1,5 D 40 0,1 0,5 1,0 1,5 E 45 0,1 0,5 1,0 1,5 F 50 0,1 0,5 1,0 1,5 G 55 0,1 0,5 1,0 1,5
Se determinó que se realizarían veintiocho ensayos distribuidos de la
siguiente manera: el experimento A tiene constante el contenido de humedad
y la variable en estudio es el porcentaje de agente aglomerante, y así mismo
para cada experimento.
90
Este estudio se realiza tanto para el producto reconstituido de papa como
para los de plátano.
Una vez definida la mejor relación humedad - aglomerante, la variable en
estudio será el agente antioxidante para efectuar la hidratación de las
harinas, con el fin de inhibir el pardeamiento enzimático, cuya variable de
respuesta serán sus caracteres organolépticos.
Para la hidratación de cada una de las harinas se realizaron los siguientes
ensayos:
Se determinó cualitativamente el antioxidante más adecuado, usando sus
niveles máximos permitidos por la legislación, de tres escogidos con
anterioridad, de acuerdo a los efectos que se buscaban. Estos antioxidantes
son: bisulfito de sodio, ácido cítrico y ácido ascórbico.
Los valores de las concentraciones del agente antioxidante escogido para
cada harina se fijaron para tener un total de cinco ensayos, partiendo de su
nivel máximo permitido.
El freído se realizó a una temperatura superior a 180º C escogiéndose el
tiempo más adecuado para conseguir una buena fritura.
Finalmente, definido todo el sistema se tienen las condiciones del tratamiento
de las distintas materias primas, con el fin de definir el proceso tanto para el
producto reconstituido de papa como para los de plátano.
91
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS 4.1 LAVADO Y DESINFECCIÓN
Los desperdicios de papa y de plátano hartón verde y maduro son un residuo
que se genera en las líneas de manufactura de la empresa Comestibles
Ricos Ltda. y en la actualidad no se almacenan en tanques de un material
adecuado.
Los posibles factores de contaminación como tierra, carga microbiana entre
otros, que podían deteriorar la calidad de los productos obtenidos, fueron
retirados mediante lavado e inmersión de los residuos en una solución de
hipoclorito de sodio a 50 ppm con un tiempo de residencia de 15 minutos;
posteriormente, se realizó un enjuague con agua potable para retirar los
residuos de la solución desinfectante, aunque con esta concentración, puede
omitirse un lavado posterior ahorrando tiempo y dinero, además de
garantizar buenas condiciones microbiológicas del producto terminado.
Figura 20. Lavado y desinfección de la materia prima
92
4.2 PRENSADO
Descripción del equipo
El equipo utilizado es una prensa hidráulica instalada en los Laboratorios de
Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia.
El equipo cuenta con un sistema de almacenamiento de aceite de dos litros,
un juego de válvulas, que permite la admisión del fluido, palanca metálica,
pistón y contenedor de muestras. El contenedor de muestras que se utilizó
es de acero inoxidable SS314, tiene una capacidad de 700 cm3 de material,
su geometría es cilíndrica con una relación de altura / diámetro de 2 y un
sistema de drenaje. El pistón que ejerce la presión tiene un diámetro de 6
cm. El indicador de presión es un manómetro, con escala de cero a cinco mil
psi de presión, y el material general de construcción de la prensa es hierro
pintado para disminuir la corrosión.
Figura 21. Prensa hidráulica
93
El equipo permite realizar la deshidratación parcial de la materia prima, con
posibilidad de calibrar la presión a la cual se desea trabajar.
Se utilizó este tipo de equipo con el fin de obtener un producto de menor
humedad, que reduzca el tiempo y el costo del proceso de deshidratación
convectiva y por la posibilidad de obtener un volumen de muestra
significativo en cada ensayo.
Evaluación y ensayos realizados
El equipo se preparó para trabajar con una masa determinada de muestras y
adicionalmente se calibró el control de presión hidráulica, un factor de mucha
importancia en el proceso, ya que ello se expresa en el contenido de
humedad que puede retirársele a la materia prima antes del proceso de
deshidratación convectiva.
En primera instancia, fue necesario experimentar en el equipo utilizado, con
el fin de verificar la utilidad del mismo y la calidad del tratamiento de la
materia prima. Para ello, tuvo que tenerse en cuenta la distribución de la
presión a lo largo de toda el área del contenedor, así como el desagüe del
líquido extraído.
Los ensayos de prensado se realizaron para las muestras de papa y de
plátano, elevando la presión paulatinamente hasta ya no extraer más líquido,
para poder establecer la mejor presión de trabajo para el volumen del
contenedor.
Los resultados obtenidos en esta etapa de deshidratación mecánica se
presentan en la tabla 8.
94
Tabla 8. Humedad retirada en la etapa de prensado
Material Peso inicial (g) Peso final (g) %H retirada Papa 330 235 28,79 Plátano verde 609 397 34,81 Plátano maduro 736 603 18,07
Con el prensado pudo lograrse una apreciable disminución de la humedad de
cada muestra, entre agua de lavado y agua libre presente en cada material.
Para esta deshidratación se utilizó una presión máxima de 300 psi.
La realización de este tratamiento permitió observar la calidad del producto
deshidratado, con mejoras en cuanto a tiempos de secado posterior y costos
totales de proceso.
4.3 SECADO
Descripción del equipo
El equipo utilizado es un secador de bandejas instalado en la Planta Piloto de
Vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos.
El equipo cuenta con un sistema de ventilación con aire a velocidad
constante, cinco resistencias eléctricas en paralelo, una termocupla y nueve
bandejas.
Las bandejas son de acero inoxidable SS304. Cada bandeja tiene una
capacidad de aproximadamente un kilogramo y una dimensión ancho - largo
- fondo de 34 cm - 45 cm - 1,5 cm.
El ventilador es tipo hélice y el material de construcción del deshidratador es
madera y lámina metálica.
El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off.
95
Figura 22. Secador directo
Se utilizó este tipo de deshidratador con el fin de lograr un producto de
humedad adecuada y por la posibilidad de obtener un buen volumen de
muestra en cada ensayo, permitiendo una adecuada distribución de sólidos y
una constante transferencia de calor a lo largo del equipo.
Adicionalmente, se adaptó al motor del equipo un temporizador con el fin de
garantizar una deshidratación apropiada y homogénea en el tiempo
establecido.
Evaluación y ensayos realizados
Los ensayos de secado se realizaron teniendo en cuenta la humedad inicial
de los desperdicios y no los valores de humedad obtenidos en la operación
previa de deshidratación mecánica, esto con el fin de construir una curva de
secado más completa, donde pudiera apreciarse los diferentes períodos de
velocidad de secado.
La temperatura se manejó alrededor de 65º C con un flujo de aire de
humedad relativa constante en un valor de 35%, perpendicular a un lecho
poroso de espesor infinitesimal.
96
Los datos fueron obtenidos a intervalos de 5 minutos hasta llegar al mínimo
contenido de humedad posible y se registraron, dando lugar a las respectivas
curvas de secado que se presentan a continuación:
Figura 23. Curva de secado de papa
SECADO DE PAPA
%H = 8E-07t3 - 8E-05t2 - 0.0057t + 0.9058R2 = 0.9941
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 20 40 60 80 100 120Tiempo (min)
Hum
edad
(%)
Figura 24. Curva de secado de plátano verde
SECADO DE PLÁTANO VERDE
%H = 6E-07t3 - 8E-05t2 - 0.0033t + 0.7578R2 = 0.9992
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 20 40 60 80 100 120 140Tiempo (min)
Hum
edad
(%)
97
Figura 25. Curva de secado de plátano maduro
SECADO DE PLÁTANO MADURO
%H = 7E-08t3 - 4E-05t2 + 0.0003t + 0.7609R2 = 0.9981
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 50 100 150 200Tiempo (min)
Hum
edad
(%)
Se graficó el contenido de humedad de cada material (Kg. agua / Kg. totales)
en el tiempo (min.) y se realizó una regresión de los datos para así obtener
una ecuación polinomial de tercer grado, que pudiera representar de una
manera aproximada el contenido de humedad en función del tiempo. Estas
ecuaciones se presentan en cada una de las gráficas junto con el valor R2,
que se puede interpretar como la proporción de la varianza del porcentaje de
humedad, que puede atribuirse a la varianza del tiempo.
La temperatura de operación utilizada es adecuada en el secado de
cualquier tipo de alimento. En referencia a la papa y el plátano, esta
temperatura se encuentra en cercanía a las temperaturas de gelatinización
de los almidones (ver anexo D), pero si hay una previa deshidratación
mecánica y la humedad relativa del aire es baja, el secado puede realizarse
en las primeras etapas, donde la temperatura que alcanza el alimento es la
temperatura de bulbo húmedo del aire y por lo tanto no ocurre ningún
deterioro notable en él.
98
4.4 MOLIENDA
Descripción del equipo
El equipo utilizado es un molino micropulverizador de pines instalado en la
empresa Comestibles Ricos Ltda.
Este equipo cuenta con un rotor que gira a alta velocidad en el interior de una
carcasa cilíndrica en un eje horizontal. La alimentación entra por la parte
superior de la carcasa por medio de una tolva y luego de la molienda, cae
por una abertura situada en el fondo a un depósito de almacenamiento.
El depósito posee una puerta metálica y un sistema de descarga en la parte
inferior para recolectar el producto y tiene una capacidad de 45 Kg.
Además, cuenta con cuatro retenedores de polvo cilíndricos en lienzo y una
malla de 250 µm de abertura en el interior de la carcasa.
El material de construcción del equipo en general es acero inoxidable SS304.
Figura 26. Molino de pines
99
El uso de un molino micropulverizador permite lograr una granulometría más
fina de las harinas respecto a otros tipos de molinos, esto se refleja en un
mejor mezclado entre la harina y el aditivo aglomerante.
Evaluación y ensayos realizados
El objetivo de la molienda en el molino micropulverizador es producir finas
partículas de harina, que permiten una mayor eficiencia en el mezclado con
el aglomerante en la siguiente etapa y así, lograr resultados satisfactorios en
la operación de moldeo.
Trabajando con un producto de baja humedad y de forma y tamaño similares,
como sucede con el material deshidratado de papa, plátano verde y plátano
maduro, la molienda se efectuó a razón de 48 Kg./h, operando en un sistema
semicontinuo.
Con la molienda, se obtuvieron las respectivas harinas de papa, plátano
verde y plátano maduro, que presentaron la siguiente distribución por
tamices:
Tabla 9. Análisis por tamizado de la harina de papa
Mallas Abertura (µm) Fracción (%) 20 841 0,07 45 354 8,15 60 250 7,75 70 210 4,12 80 177 3,22 100 150 2,21
>100 0 74,48
100
Tabla 10. Análisis por tamizado de la harina de plátano verde
Mallas Abertura (µm) Fracción (%) 20 841 0,44 45 354 8,61 60 250 26,30 70 210 27,50 80 177 15,48 100 150 2,88
>100 0 18,79
Tabla 11. Análisis por tamizado de la harina de plátano maduro
Mallas Abertura (µm) Fracción (%) 20 841 0,30 45 354 3,04 60 250 10,19 70 210 6,88 80 177 5,38 100 150 3,81
>100 0 70,41
Teniendo en cuenta el tamaño de la malla utilizada en el molino y las
fracciones retenidas en los diferentes tamices, el tamaño de partícula
promedio para las harinas en su mayoría es menor que 250 µm.
Los valores de tamaño de partícula promedio para cada harina se calcularon
teniendo en cuenta la ponderación de las fracciones retenidas y la abertura
promedio entre tamices. Estos valores se presentan en la tabla 12.
Tabla 12. Tamaño de partícula promedio de las harinas
Harina de papa Harina de plátano Harina de plátano (µm) verde (µm) maduro (µm)
184,84 258,08 174,54
101
4.5 MEZCLADO Y MOLDEO DE LAS HARINAS
Descripción del equipo
El equipo utilizado para efectuar el moldeo de las harinas es un molino de
carnes instalado en la Planta Piloto de Carnes del Instituto de Ciencia y
Tecnología de Alimentos.
El equipo cuenta con una tolva de alimentación con capacidad para 1 Kg. de
material, un juego de dados que permiten obtener una determinada forma y
tamaño del material alimentado y un tornillo rotatorio en el interior de una
carcasa cilíndrica con posibilidad de girar en ambos sentidos.
El material de construcción del equipo en general es acero inoxidable SS304.
El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off.
Figura 27. Molino de carnes
A diferencia de los extrusores, este equipo permite lograr el moldeo de las
harinas sin generar grandes presiones, que se traducirían en un incremento
102
de la temperatura y en la gelatinización de los almidones a la salida del
equipo.
Evaluación y ensayos realizados
En esta etapa del proceso existe la necesidad de realizar una hidratación
parcial de las harinas previamente al moldeo, con el objetivo de obtener una
masa coherente de carácter viscoso - plástico.
Cuando el agua se mezcla con la harina para formar masa, parte del agua
queda unida por los constituyentes de la harina.
La relación óptima de agua a harina en la masa varía de acuerdo con la
harina y su capacidad para retener agua. Es en este medio acuoso que la
harina es convertida en masa con propiedades reológicas deseables.
Se encontró que las harinas de papa y plátano no tienen esa plasticidad
característica de la harina de trigo, además, se presenta pardeamiento, y es
muy marcado en la harina de papa.
Estas circunstancias condujeron a la utilización de agentes aglomerantes y
antioxidantes, con los que se mejoraría la textura y la apariencia de las
harinas.
La escogencia del agente aglomerante se realizó con la asesoría de la casa
distribuidora Química Aromática Andina. Los criterios tenidos en cuenta
fueron las proporciones aproximadas de aglomerante que deberían utilizarse,
su costo y su posible respuesta a lo largo del proceso de acuerdo a sus
características físicas y funcionales.
Los aditivos aglomerantes tenidos en cuenta fueron los siguientes:
103
Goma guar, Maltodextrinas, Crisp Film®, KelcoGel® (Gellan Gum SS-6650),
KelcoGel® (Gellan Gum SS-6891) y Baka-Snak®.
Finalmente se escogió el Baka-Snak® como agente aglomerante por cumplir
las condiciones requeridas para tener un proceso con viabilidad técnica y
económica.
Un mezclado más uniforme se consigue si el tamaño, forma y densidad son
semejantes. Así, la granulometría de las harinas se manejó lo más fina
posible, para que pudiera interactuar más fácilmente con el aglomerante y
poder obtener una masa homogénea que se dejara moldear.
La uniformidad depende del equilibrio alcanzado entre los mecanismos que
favorecen o dificultan el mezclado, por esto las relaciones entre harina, agua
y agente aglomerante se establecieron de acuerdo con el criterio de mejores
condiciones de moldeo.
Para inhibir el pardeamiento presentado en el momento de la hidratación de
las harinas se recurrió a la utilización de aditivos antioxidantes en el agua de
hidratación. Para cada harina se escogió el antioxidante más adecuado entre
ácido ascórbico, ácido cítrico y bisulfito de sodio de acuerdo a la respuesta
cualitativa que registraran y sus concentraciones se establecieron teniendo
en cuenta el máximo permitido por la legislación y la efectividad en el
momento de su aplicación.
Una vez establecida la formulación adecuada para la masa, la operación de
moldeo o formado se realizó en un molino de carnes donde se obtuvieron las
preformas de los snacks con las características de textura y apariencia
requeridas.
Con una masa de bajo contenido de humedad no se logra obtener ninguna
forma a través del molino de carnes, así mismo, si la humedad es excesiva o
104
la cantidad de aglomerante es insuficiente, la preforma se destruye a la
salida del equipo.
4.5.1 HIDRATACIÓN Y AGLOMERACIÓN
Partiendo de harina de papa, harina de plátano verde y harina de plátano
maduro, con humedades de 8, 5,5 y 7% respectivamente, la humedad final
de la masa se ajustó teniendo en cuenta la humedad presente en la harina,
para determinar el contenido de agua adicional que había que agregarse, de
acuerdo a los ensayos planteados en el diseño experimental.
Los resultados obtenidos se presentan a continuación, denotándose la
respuesta del contenido de humedad y del agente aglomerante con una
pareja de letras correspondiente a un resultado bueno (B), regular (R) o malo
(M).
Hidratación de la harina de papa
Tabla13. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de papa Experimento % Humedad % Baka-Snak®
0,1 0,5 1,0 1,5 A 25 MM MM MM MM B 30 MM MM MM MM C 35 MM MM MR MR D 40 RM RM RR RR E 45 BR BR BB BB F 50 RR RB RB RB G 55 MR MR MB MB
Los experimentos A, B y C no tuvieron resultados favorables, los contenidos
de humedad de 25, 30 y 35% son muy bajos y no permiten la formación de
un aglomerado de masa en el equipo.
105
El experimento D presentó una masa que aún tiene deficiencias en el
contenido de humedad y por lo tanto tampoco responde al proceso de
moldeo.
El resultado registrado por el experimento E fue excelente en cuanto al
contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 45% fue la
más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo.
En cuanto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de
1,5 y 1% se obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes,
mientras que si se maneja una concentración de 0,5%, se obtienen
igualmente las preformas pero la textura no es la mejor.
La masa conseguida en el ensayo F con una humedad de 50%, tiene la
posibilidad de aglomerarse con amasado pero en el molino de carnes no se
logra moldear por exceso de humedad.
Con el experimento G, se obtuvo una masa de humedad excesiva y no se
obtuvo ningún resultado favorable.
Hidratación de la harina de plátano verde
Tabla 14. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano verde
Experimento % Humedad % Baka-Snak® 0,1 0,5 1,0 1,5
A 25 MM MM MM MM B 30 MM MM MM MM C 35 MM MM MR MR D 40 RM RM RR RR E 45 BR BR BB BB F 50 RR RB RB RB G 55 MR MR MB MB
106
Los resultados obtenidos con la harina de plátano verde son muy similares a
los obtenidos con la harina de papa.
En los experimentos A, B y C, la masa presenta contenidos de humedad de
25, 30 y 35% que son muy bajos y no permiten la formación de un
aglomerado de masa en el equipo.
En la masa obtenida en el experimento D, aún se tiene un bajo contenido de
humedad y por lo tanto tampoco hay respuesta en el proceso de moldeo.
Los resultados obtenidos en el experimento E fueron excelentes en cuanto al
contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 45% fue la
más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo.
Respecto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de
1,5 y 1% se obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes,
mientras que si se maneja una concentración de 0,5%, se obtienen
igualmente las preformas pero la textura no es la mejor.
En el ensayo F se obtuvo una masa con una humedad de 50%, que puede
aglomerarse con amasado pero en el molino de carnes no logra moldearse
por exceso de humedad.
Con el experimento G, se obtuvo una masa con un contenido de humedad
muy alto que no permitió conseguir algún resultado favorable.
107
Hidratación de la harina de plátano maduro
Tabla 15. Evaluación de las variables humedad - aglomerante para la harina de plátano maduro
Experimento % Humedad % Baka-Snak® 0,1 0,5 1,0 1,5
A 25 MM MM MM MM B 30 MM MM MM MM C 35 RM RM RR RR D 40 BR BR BB BB E 45 RR RB RB RB F 50 MR MR MB MB G 55 MR MR MB MB
Con los experimentos A y B no se obtuvieron resultados satisfactorios, los
contenidos de humedad de 25 y 30% son muy bajos y no permiten la
formación de un aglomerado de masa en el equipo.
En el experimento C, se obtuvo una masa que aún tiene un contenido de
humedad bajo y por lo tanto tampoco responde al proceso de moldeo.
En el experimento D se obtuvieron excelentes resultados en cuanto al
contenido de humedad se refiere. Una masa con una humedad de 40% fue la
más apropiada para lograr un resultado satisfactorio en el equipo de moldeo.
En cuanto al contenido de aglomerante, se tiene que con concentraciones de
1,5 y 1% se obtienen preformas de buena textura en el molino de carnes,
mientras que si se maneja una concentración de 0,5% se obtienen
igualmente las preformas pero la textura no es la mejor.
En el ensayo E se consiguió una masa con una humedad de 45% que tiene
la posibilidad de aglomerarse con amasado pero no se logra moldear por
exceso de humedad en el molino de carnes.
108
Con el experimentos F y G, se obtuvo una masa de humedad excesiva que
no permitió obtener resultados favorables. 4.5.2 ADICIÓN DE ADITIVOS ANTIOXIDANTES
Una vez conocida la cantidad de agua que hay que agregar para la
hidratación de la harina, se determinó cualitativamente el mejor antioxidante
para inhibir el pardeamiento utilizando soluciones al 1% de ácido cítrico y
ácido ascórbico, ya que no existe un valor máximo permitido por la
legislación; la utilización de estos aditivos dependerá de unas buenas
prácticas de manufactura.
Respecto a la solución de bisulfito de sodio, la cantidad de este aditivo se
ajustó para tener una concentración de 400 ppm en la totalidad de la masa,
que es el valor máximo permitido por la legislación para tener un valor
residual de 250 ppm después de un proceso térmico.
Después de escoger el antioxidante más adecuado, se partió de la máxima
concentración permitida para el aditivo, disminuyéndola hasta que su acción
se perdiera, denotándose la respuesta antioxidante con una letra
correspondiente a un resultado bueno (B), regular (R) o malo (M).
Hidratación de la harina de papa
Tabla 16. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de papa Antioxidante Comportamiento de la harina
Ácido cítrico Presentó oscurecimiento Ácido ascórbico Presentó oscurecimiento Bisulfito de sodio Presentó color claro
109
Tabla 17. Evaluación cuantitativa de bisulfito de sodio para hidratar la harina de papa Bisulfito de sodio (ppm) Resultado
992 B 868 R 744 M 620 M 496 M
Únicamente, hidratando la harina con solución de bisulfito de sodio, se pudo
inhibir la generación de pigmentos oscuros provocada por el pardeamiento
enzimático.
Sólo utilizando una solución de bisulfito de sodio con una concentración de
992 ppm que corresponde a 400 ppm respecto a la masa total, se logró un
resultado satisfactorio, obteniéndose una masa de color claro, similar al color
de la harina seca.
Hidratación de la harina de plátano verde
Tabla 18. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano verde Antioxidante Comportamiento de la harina
Ácido cítrico Mantuvo su color (mejor aroma) Ácido ascórbico Mantuvo su color Bisulfito de sodio Presentó color claro (olor extraño)
Tabla 19. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano verde
Ácido cítrico (%) Resultado 1,0 B 0,8 B 0,5 R 0,3 R 0,1 R
Aunque el pardeamiento presentado en esta harina no es tan intenso como
el registrado en la harina de papa y puede omitirse la utilización de un
110
antioxidante, utilizando ácido cítrico en el momento de la hidratación de la
harina se obtiene una masa de un excelente color y aroma que contribuye a
mejorar la calidad del producto final.
Utilizando 0,8% de ácido cítrico en la solución de hidratación, se logra una
buena acción antioxidante con la menor cantidad de este aditivo; esta
concentración equivale a una proporción de ácido cítrico de 0,33% respecto
a la mezcla total.
Hidratación de la harina de plátano maduro Tabla 20. Evaluación cualitativa de antioxidantes para hidratar la harina de plátano maduro
Antioxidante Comportamiento de la harina Ácido cítrico Mantuvo su color (mejor aroma) Ácido ascórbico Mantuvo su color Bisulfito de sodio Mantuvo su color (olor extraño)
Tabla 21. Evaluación cuantitativa de ácido cítrico para hidratar la harina de plátano maduro
Ácido cítrico (%) Resultado 1,0 B 0,8 B 0,5 R 0,3 R 0,1 R
Aunque el pardeamiento presentado en esta harina no es tan intenso como
el registrado en la harina de papa y puede omitirse la utilización de un
antioxidante, utilizando ácido cítrico en el momento de la hidratación de la
harina se obtiene una masa de un excelente color y aroma que contribuye a
mejorar la calidad del producto final.
111
Igual que como sucedió en la harina de plátano verde, utilizando 0,8% de
ácido cítrico en la solución de hidratación, se logra una buena acción
antioxidante con la menor cantidad de este aditivo; esta concentración
equivale a una proporción de ácido cítrico de 0,28% respecto a la mezcla
total.
4.6 FREÍDO
Descripción del equipo
El equipo utilizado para efectuar la fritura de las preformas de los snacks es
un freidor instalado en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de la
empresa Comestibles Ricos Ltda.
El equipo permite controlar la temperatura de freído, un factor de mucha
relevancia en el proceso, ya que ello se manifiesta en la crocancia, el
contenido de grasa y la calidad final del producto.
El equipo cuenta con una resistencia eléctrica tubular, termocupla, dos
piscinas de aceite, canastas de recolección de producto y tapas de seguridad
industrial.
Las piscinas de aceite son de acero inoxidable SS304 con capacidad para
30 litros de aceite cada una. Cada piscina tiene su respectiva termocupla y
una válvula de salida de aceite.
La calefacción del freidor es tipo serpentín eléctrico.
El encendido y apagado del equipo es con sistema tipo on - off.
112
Figura 28. Freidor
Evaluación y ensayos realizados
La operación de freído se realizó teniendo en cuenta lo crucial que es lograr
producir snacks de buena calidad.
Se utilizó aceite de oleína de palma, ya que al tratarse de un aceite saturado
al 45 - 50%, es más resistente al proceso de freído que los aceites
insaturados. Además, la oleína de palma tiene un tiempo de vida útil más
prolongado después de la fritura.
La fritura se realizó por inmersión, aprovechando la transferencia de calor por
convección (en la masa de aceite) y por conducción (en el interior del
producto), para así lograr la uniformidad en cuanto a color y aspecto,
después de recibir el mismo tratamiento térmico en toda la superficie del
producto.
La temperatura de freído se mantuvo en 180º C para que el contenido de
grasa del producto final permaneciera en un valor apropiado. Ya que el
113
contenido de aceite absorbido aumenta a medida que disminuye la
temperatura.
El tiempo de freído se estableció en dos minutos en los productos que tienen
una gran área superficial para lograr una buena fritura y un adecuado nivel
de absorción de aceite y tres minutos para aquellos cuya área superficial es
menor como sucede en las hojuelas convencionales.
Con el proceso de freído los snacks adquirieron la crocancia característica de
este tipo de productos, el color dorado y brillante se hizo presente con
uniformidad y además, se matizaron aromas y sabores propios de la papa y
del plátano de los cuales procedían.
También, gracias a que la fritura es un tratamiento térmico, la inminente
destrucción de microorganismos y enzimas hace que el tiempo de
conservación del producto aumente.
4.7 SABORIZADO
Para hacer más apetecible y agradable el producto al consumidor, se realizó
finalmente la aplicación de sabores ya sea de tipo dulce o salado.
Los productos de papa y de plátano verde se saborizaron con el típico sabor
Natural, que consiste en adicionar sal micropulverizada, agregada en una
proporción de 1,2 - 1,5% respecto a la cantidad total de producto frito.
Igualmente, los productos de plátano maduro fueron saborizados
adicionándoles azúcar micropulverizada, en una proporción de 0,8 - 1%
respecto a la cantidad total de producto frito.
Estas proporciones de sabor obedecen a las formulaciones ya establecidas
en los procesos de manufactura de la empresa Comestibles Ricos Ltda.
114
Además, respecto a los productos de papa especialmente, se tiene la
posibilidad de adicionarse otros sabores como lo son Pollo, Limón, BBQ,
Picante, entre otros, para darle una presentación diferente al producto.
4.8 ENVASADO
El empaque constituye la culminación de todo el proceso de fabricación de
los snacks. Como en cualquier alimento, el empaque juega un papel muy
importante, ya que tiene como objetivo, no sólo el de conservar el producto,
contener una porción determinada del mismo, sino además, brindar
información útil al consumidor y lógicamente hacer atractivo el producto a los
ojos de los consumidores.
En el caso específico de los snacks, es importante que el empaque sea una
barrera suficientemente efectiva para inhibir la migración de humedad hacia
el producto, que sea impermeable al oxígeno del aire y que además impida el
paso de la luz, con el fin de no alterar la calidad del producto.
Si la humedad migra del exterior hacia el producto y ésta es absorbida por el
producto, se altera completamente la textura crocante característica del
snack y éste se vuelve blando e inaceptable.
Los empaques que comúnmente se emplean para los snacks, son las
películas de polipropileno biorientado, que pueden ser sencillas, laminadas
entre si y metalizadas. Un empaque metalizado ofrece un mayor grado de
protección, puesto que presenta una mejor barrera al paso de humedad y de
los promotores de la oxidación de las grasas.
115
4.9 CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS
4.9.1 CALIDAD INDUSTRIAL
En cuanto al color, las harinas presentaron una tonalidad clara con tendencia
al crema suave. El color de la harina de papa tendía al blanco ocre, mientras
que las harinas de plátano tendían al amarillo claro, con una tonalidad más
pálida en la harina de plátano verde.
Cada harina tuvo un olor ligero y agradable propio de las materias primas de
las que provenían.
La humedad de cada una de las harinas fue mucho menor a 15,5%, que es
el valor máximo autorizado por la legislación.
La granulometría de las harinas obtenida con el análisis por tamizado
permitió darles la característica de harinas finas. Más del 79% de las harinas
de papa y de plátano maduro pasaron a través de un tamiz de 210 µm. La
harina de plátano verde tuvo una granulometría un poco más gruesa.
El sumario de las características industriales de las harinas se presenta en la
tabla 22.
Tabla 22. Características industriales de las harinas
Factor de Harina de papa Harina de plátano Harina de plátano calidad verde maduro
Color Blanco - ocre Amarillo pálido Amarillo claro Humedad 8% 5% 7% Granulometría 79,91% 37,15% 79,59% (> Malla 70)
116
Figura 29. Harina de papa Figura 30. Harina de plátano verde
Figura 31. Harina de plátano maduro
4.9.2 CONDICIONES MICROBIOLÓGICAS
El análisis microbiológico para cada una de las harinas fue realizado por la
empresa Biotrends Laboratorios Ltda. y se reportan en el anexo C.
La entidad que realizó el análisis microbiológico de cada una de las harinas,
basados en su experiencia, certifica que los resultados son válidos
únicamente para las muestras analizadas con las cuales se realizó todo el
desarrollo de este proyecto. No existen parámetros de comparación para
estos productos, sin embargo se decidió realizar una comparación con
respecto a los reportes microbiológicos de la harina de trigo.
117
En la tabla 23 se presenta el recuento de microorganismos para las harinas
de papa y de plátano verde; para la harina de plátano maduro se asume que
al someterse a las mismas condiciones de trabajo, ésta posee el mismo
cuadro microbiológico que la harina de plátano verde.
Tabla 23. Condiciones microbiológicas de las harinas
Microorganismo Harina de papa Harina de plátano Recuento de mesófilos aeróbios / g 23100 26000 Recuento de Mohos y levaduras / g 240 100 Recuento de coliformes totales / g 590 450 Recuento de coliformes fecales / g <10 <10 Detección de E. Coli / g Ausente Ausente
En general, los requisitos microbiológicos de las harinas indican que las
muestras analizadas están por debajo del índice máximo permisible para
indicar nivel de buena calidad.
4.10 CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS OBTENIDOS 4.10.1 ANÁLISIS PRÓXIMO
La caracterización de los snacks reconstituidos se realizó en el Instituto de
Ciencia y Tecnología de Alimentos mediante métodos oficiales de análisis de
la A.O.A.C. Internacional (ver anexo E).
Tabla 24. Métodos de análisis próximo recomendados para alimentos freídos
Análisis Protocolo utilizado Humedad AOAC 976.07 (Mayo 1998) Proteína AOAC 976.05 (Mayo 1998) Grasa AOAC 978.04 (Mayo 1998) Cenizas AOAC 976.09 (Mayo 1998) Carbohidratos AOAC 975.07 (Mayo 1998) Fibra AOAC 974.03 (Mayo 1998)
118
El valor calórico de los tres productos se calculó teóricamente.
A continuación se reportan los cuadros nutricionales para cada uno de los
productos obtenidos:
Tabla 25. Análisis proximal de los snacks reconstituidos
Análisis Papa Plátano verde Plátano maduro Humedad (%) 1,32 0,67 0,77 Proteína (%) 5,20 1,84 2,92 Grasa (%) 27,20 31,67 27,59 Cenizas (%) 2,86 1,76 1,22 Fibra (%) 3,82 0,70 1,95 Carbohidratos (%) 59,60 63,36 65,55 Aporte calórico (Kcal) 504,00 545,83 522,19
Si se realiza un comparativo entre el cuadro nutricional de los snacks
reconstituidos y el de los snacks tradicionales como las hojuelas de papa frita
y las tajadas fritas de plátano verde y maduro, se encuentra que no hay una
marcada diferencia entre sus propiedades nutricionales.
4.10.2 ANÁLISIS SENSORIAL
Para la realización del análisis sensorial se utilizó el método de evaluación
por puntajes, porque al tratarse del desarrollo de nuevos productos, donde
no existe una muestra patrón o referencia, puede obtenerse una información
bastante completa acerca de sus atributos sensoriales y de su calidad total.
Los puntajes más altos fueron asignados a las características que más
influyen en la calidad sensorial del producto en cuestión. Se asignaron los
rangos más altos para el aroma y sabor y la textura, ya que para este tipo de
producto, son las características que los consumidores valoran más.
119
En la tabla 26 se presentan los rangos de puntajes de las características
evaluadas a los snacks reconstituidos.
Tabla 26. Rango de puntajes de las características evaluadas a los snacks reconstituidos
Característica Intervalo de calificación Color 0 - 1 a 3 Forma y simetría 0 - 1 a 3 Aroma y sabor 0 - 1 a 8 Textura al masticar 0 - 1 a 6
Para analizar las características organolépticas del producto se recurrió a un
panel constituido por seis catadores. Luego de la evaluación, los panelistas
diligenciaron el formato previamente diseñado para este fin (ver anexo F).
Los puntajes promedio se presentan en el siguiente gráfico:
Figura 32. Análisis sensorial de los snacks reconstituidos
ANÁLISIS SENSORIAL DE LOS SNACKS RECONSTITUIDOS
0%20%40%60%80%
100%Total
Color
Forma y simetríaAroma y sabor
Textura al masticar
PapaPlátano verdePlátano maduro
120
Según los resultados del panel sensorial, los tres productos tienen una alta
puntuación en lo referente a su calidad total, 82% para la papa, 77% para el
plátano verde y 84% para el plátano maduro.
El aroma y sabor y la textura al masticar, que son las características a las
que se les otorga más valor, se acercan a la máxima calificación, mientras
que el color, aún es un poco oscuro según el criterio de los catadores.
A continuación se muestran las fotografías de los productos obtenidos:
Figura 33. Snacks reconstituidos de papa Figura 34. Snacks reconstituidos de plátano verde
Figura 35. Snacks reconstituidos de plátano maduro
121
4.11 IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL
Para el planteamiento de las líneas de proceso a nivel industrial fue
necesario tener en cuenta el suministro de materias primas, que está sujeto a
las líneas de producción existentes de Papas Fritas, Tajaditas y Tajamiel.
Con esta referencia, se propone que para cada mes de procesamiento de
snacks reconstituidos de papa, corresponden 20 días de operación, para los
snacks reconstituidos de plátano verde, 12 días y para los snacks
reconstituidos de plátano maduro, 4 días.
A continuación se enuncian en un orden lógico, las actividades en el proceso
global para las tres líneas de proceso:
- Recepción de la materia prima (desperdicios)
- Corte del producto no conforme (únicamente para papa)
- Lavado y desinfección
- Prensado
- Secado
- Molienda
- Almacenamiento de la harina en bultos
- Mezclado y moldeo
- Freído
- Saborizado
- Empacado
- Reempacado
- Transporte interno
Cuando se habla de transporte interno, se refiere a bandas transportadoras y
operarios que puedan conectar un actividad con otra.
122
En cada línea de procesamiento, cada actividad tendrá una duración de
acuerdo a la cantidad de producto procesado, que puede ser acumulativa,
pero para efectos de cálculos, se asumirá diariamente.
En una primera etapa, operaciones como el prensado y el secado, tendrán
que esperar primero la desinfección; la molienda y el almacenamiento de la
harina, sucederán a medida que el material sale del secador; esta parte del
proceso puede denominarse como semicontinua.
Otras actividades pueden suceder simultáneamente, como ocurre desde la
operación de moldeo hasta la operación de reempacado; esta parte del
proceso puede denominarse continua y se denota como segunda etapa.
Es por esto que el tiempo total de proceso y el requerimiento de mano de
obra total no pueden asumirse como la suma de cada actividad.
Figura 36. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Primera etapa
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Corte del PNC
Lavado y desinf.
Prensado
Secado
Molienda
Almac. de la harina
1 2 3 4 5 6 7 8
Actividad
Tiempo (h)
123
Figura 37. Tiempos de operación diarios para cada actividad. Segunda etapa
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Mezclado y moldeo
Freído
Saborizado
Empacado
Reempacado
1 2 3 4 5 6 7 8
Actividad
Tiempo (h)
4.11.1 BALANCE DE MATERIA
Teniendo en cuenta la cantidad total de desperdicios orgánicos disponibles y
las condiciones de proceso en cada etapa, se realizó el balance de materia
para la producción de cada uno de los snacks reconstituidos.
Algunos criterios tenidos en cuenta en la realización del balance de materia
fueron los siguientes:
- La humedad de los desperdicios de papa se asumió como el promedio
ponderado entre la humedad del cisco y la humedad del producto no
conforme (PNC).
- La concentración del desinfectante corresponde al 5,6% en peso de
hipoclorito de sodio.
- Cada una de las harinas se obtendrá con un contenido de humedad de
10%.
124
- El contenido de humedad de la masa preformada, así como la proporción
de agente aglomerante (Baka-Snak®) y la cantidad de agente antioxidante
(bisulfito de sodio / ácido cítrico) en la solución de hidratación se tomaron
con los valores obtenidos en el laboratorio para cada uno de los
productos.
- La cantidad de aceite utilizado en la fritura se calculó de acuerdo a la
cantidad absorbida en cada producto dictaminada por los análisis
proximales.
- El sabor utilizado para efecto de los cálculos es el natural, sal para los
productos de papa y plátano verde y azúcar para el producto de plátano
maduro.
- Cada paquete se tomó con un contenido de 26 g de producto y cada caja
con un contenido de diez docenas.
Tabla 27. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de papa
Cantidades mensuales Materia prima (Kg.) 11166,5 Desinfectante (L) 39,29 Material prensado (Kg.) 4209,49 Harina obtenida (Kg.) 2053,27 Aglomerante (Kg.) 29,34 Agua de hidratación (Kg.) 1329,26 Antioxidante (Kg.) 1,36 Masa preformada (Kg.) 3413,23 Aceite (Kg.) 723,13 Sabor (Kg.) 22,01 Producto terminado (Kg.) 2667,47 Paquetes (Unidades) 102594 Docenas 8549 Cajas 854
125
Tabla 28. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano verde Cantidades mensuales
Materia prima (Kg.) 4216,5 Desinfectante (L) 15 Material prensado (Kg.) 1745,52 Harina obtenida (Kg.) 1152,04 Aglomerante (Kg.) 19,2 Agua de hidratación (Kg.) 742,51 Antioxidante (Kg.) 6,32 Masa preformada (Kg.) 1920,06 Aceite (Kg.) 501,83 Sabor (Kg.) 13,07 Producto terminado (Kg.) 1583,8 Paquetes (Unidades) 60915 Docenas 5076 Cajas 507
Tabla 29. Balance de materia en la producción de snacks reconstituidos de plátano maduro
Cantidades mensuales Materia prima (Kg.) 556,5 Desinfectante (L) 2,14 Material prensado (Kg.) 308,88 Harina obtenida (Kg.) 139,37 Aglomerante (Kg.) 2,13 Agua de hidratación (Kg.) 70,51 Antioxidante (Kg.) 0,59 Masa preformada (Kg.) 212,6 Aceite (Kg.) 49,60 Sabor (Kg.) 0,99 Producto terminado (Kg.) 179,79 Paquetes (Unidades) 6914,93 Docenas 576,24 Cajas 57,62
126
4.11.2 SELECCIÓN DE LA MAQUINARIA
Para determinar la cantidad de maquinaria que se requiere para producir los
snacks reconstituidos de papa, plátano verde y plátano maduro, se elaboró
una tabla que especifica la actividad que se va a hacer y la maquinaria
necesaria; esto se hace teniendo como base el diagrama de flujo de proceso.
Tabla 30. Selección de la maquinaria
Actividad Equipo Recepción de la materia prima Tanques (4) Cortado del PNC de papa Máquina cortadora (1) Lavado y desinfección Tanques (2) Prensado Prensa hidráulica (1) Secado Secador directo (1) Molienda Molino micropulverizador (1) Almacenamiento en bultos Selladora de bultos (1) Mezclado y moldeo Molino de carnes (1) Freído Freidor (1) Saborizado Saborizador (1) Empacado Empacadora (1) Reempacado Empacadora (1)
Para la operaciones de freído, saborizado, empacado y reempacado, los
equipos con los que cuenta la empresa actualmente, pueden ser utilizados
sin ningún inconveniente, y ser incorporados a las líneas de proceso. Debe
tenerse en cuenta como estarán los equipos alternando su operación con las
demás líneas de manufactura.
Igualmente, los equipos y materiales de laboratorio que sean requeridos para
la investigación y para el control de calidad, serán los existentes en la
empresa.
Los equipos que tendrán que adquirirse deben tener algunas características
especiales, que son mencionadas en la tabla 31.
127
Estas especificaciones se realizaron teniendo en cuenta los resultados
obtenidos en la ingeniería de proceso y de producto, los balances de materia
y los requerimientos por actividad y los diferentes tipos de equipos que se
encuentran en el mercado.
Aunque en este trabajo no sean mencionadas, las especificaciones físicas y
mecánicas, son factores que son muy relevantes en el momento de la
compra y montaje de los equipos.,
Tabla 31. Especificaciones de los equipos requeridos
Equipo Capacidad Material Otros Tanques de recepción 0,5 m3 Acero inox. Ruedas y drenaje Máquina cortadora 250 Kg./h Acero inox. Fabricación hechiza Tanques de desinfección 500 L PVC - Prensa electrohidráulica 500 Kg. Acero inox. 80 Ton. de presión Secador directo 500 Kg. Acero inox. Secador de bandejas Molino micropulverizador 500 Kg./h Acero inox. - Máquina selladora - - - Molino de carnes 400 Kg./h Acero inox. -
4.11.3 CÁLCULO DE MANO DE OBRA NECESARIA
Con las actividades del diagrama de flujo del proceso, con la producción
diaria y con los tiempos determinados para cada actividad, se calculó las
necesidades de mano de obra.
En la tabla 32 se muestran los requerimientos de mano de obra por actividad
en cada línea de proceso. Cada operario se ha identificado con un número
diferente; cuando el mismo número se encuentra en diferentes actividades,
debe interpretarse como la misma persona que puede realizar varias
actividades.
128
Tabla 32 . Requerimientos de mano de obra por actividad
Actividad Papa Plátano verde Plátano maduro Corte del PNC 1 y 2 - - Lavado y desinfección 1 y 2 1 y 2 1 y 2 Prensado 1 y 3 1 y 3 1 y 3 Secado 2 y 4 2 y 4 2 y 4 Molienda y almacenamiento 5 y 6 5 y 6 5 y 6 Mezclado y moldeo 7 y 8 7 y 8 7 y 8 Freído 9 y 10 9 y 10 9 y 10 Saborizado 11 11 11 Empacado 12 y 13 12 y 13 12 y 13 Reempacado 14 y 15 14 y 15 14 y 15 Transporte interno 16 y 17 16 y 17 16 y 17
4.11.4 FLUIDOS DE SERVICIO
El servicio de agua se requiere para la desinfección de la materia prima,
donde se asumió una cantidad de agua de cuatro veces el peso de la materia
prima, y para la operación de mezclado y moldeo, donde se requiere agua
para la hidratación de las harinas. El servicio de gas se requiere únicamente
para el funcionamiento del freidor, que opera a razón de 12 m3/h de gas.
Básicamente, los requerimientos energéticos están determinados por los
tiempos de operación y por la potencia requerida para cada equipo.
Tabla 33. Requerimientos energéticos de los equipos
Equipo Potencia (Kw./h) Máquina cortadora 1,5 Prensa electrohidráulica 1,5 Secador directo 100 Molino micropulverizador 10 Máquina selladora 2 Molino de carnes 2 Freidor 3,8 Saborizador 0,76 Empacadora 5 Reempacadora 1,5 Transporte interno 1,5
129
4.11.5 ANÁLISIS ECONÓMICO
4.11.5.1 ESTIMACIÓN DE COSTOS
Costos de inversión
Los costos de inversión de planta fueron calculados de acuerdo a las
cotizaciones hechas para los equipos requeridos, ya especificados, y se
tomaron los costos netos de cada uno. Estos costos se presentan a
continuación:
Tabla 34. Costos de inversión
Equipos Costo ($) Tanques de recepción 7656000 Máquina cortadora del PNC 5000000 Tanques de desinfección 100000 Prensa electrohidráulica 16000000 Secador directo 22000000 Molino micropulverizador 5700000 Máquina selladora de bultos 2000000 Molino de carnes 8000000 Acometidas hidráulicas y electroneumáticas 15000000 5% de imprevistos 4072800 Total 85528800
Costos de manufactura y margen de contribución
Los costos de manufactura para cada línea de proceso pueden determinarse
conociendo el balance de materia, las condiciones de proceso y los costos
individuales de las materias primas: papa, plátano verde, plátano maduro,
desinfectante, aglomerante, antioxidantes, aceite, sabores, empaque,
reempaque, cajas y lonas.
130
También se deben tener en cuenta los costos de los fluidos de servicio
(energía, agua y gas) y el salario mínimo legal para los operarios de la
planta.
Además de los criterios mencionados para la realización del balance de
materia, para efectos del costeo, se han tenido en cuenta los siguientes
criterios:
- El costo de los desperdicios corresponde a una fracción del precio de las
materias primas; 25,5% para la papa, 27,5% para el plátano verde y
25,5% para el plátano maduro.
- El empaque utilizado es el polipropileno biorientado popular laminado
metalizado.
- Se utilizó reempaque de polipropileno sin imprimir para papa popular para
docenas.
- Se utilizó la caja genérica para pasabocas para un contenido de 10
docenas.
- En el salario de los operarios ya se han tenido en cuenta prestaciones y
corresponde al salario mínimo vigente para el año 2004.
- El costo de los fluidos de servicio son los correspondientes para el año
2004.
- Para los imprevistos se ha tomado un 10% del costo total de operación.
Además, si se conoce el precio de venta de cada paquete, puede
presentarse una tabla donde se muestren las cantidades de materia prima
por cada paquete producido con sus respectivos costos, el costo de los
requerimientos de mano de obra y de los fluidos de servicio y el margen de
contribución por paquete.
131
A continuación se muestran estos resultados:
Tabla 35. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de papa
reconstituida Materias Primas Cantidad (g) Costo ($)
Desperdicio de papa 108,34 11,88 Desinfectante 0,38 0,57 Aglomerante 0,33 2,32 Antioxidante 0,01 0,20 Aceite 7,09 17,33 Sabor 0,21 0,09 Lona 0,0004 0,12 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 104,84 Fluidos de servicio ($) 5,83 Mano de obra ($) 32,47 Total gastos de proceso ($) 42,12 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 203,04 Margen de contribución (%) 58,01
Tabla 36. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano
verde reconstituido Materias Primas Cantidad (g) Costo ($)
Desperdicio de plátano verde 69,22 11,99 Desinfectante 0,25 0,37 Aglomerante 0,32 2,21 Antioxidante 0,10 1,56 Aceite 8,24 20,15 Sabor 0,21 0,09 Lona 0,0004 0,11 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 108,8 Fluidos de servicio ($) 15,48 Mano de obra ($) 32,4 Total gastos de proceso ($) 52,67 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 188,53 Margen de contribución (%) 53,87
132
Tabla 37. Costos de manufactura y margen de contribución por paquete individual de plátano maduro reconstituido
Materias Primas Cantidad (g) Costo ($) Desperdicio de plátano maduro 80,48 12,72 Desinfectante 0,31 0,46 Aglomerante 0,31 2,15 Antioxidante 0,09 1,29 Aceite 7,17 17,55 Sabor 0,14 0,17 Lona 0,0004 0,12 Empaque 1,70 54,06 Reempaque 0,08 5,75 Caja 0,01 12,51 Total materias primas ($) 106,78 Fluidos de servicio ($) 32,43 Mano de obra ($) 67,26 Total gastos de proceso ($) 109,66 Precio de venta ($) 350 Margen de contribución ($) 133,55 Margen de contribución (%) 38,16
Ventas y retorno de inversión
Si cada paquete producido se vende a un precio de $350, la venta mensual
de producto en cada línea de proceso sería:
Tabla 38. Ingresos por ventas
Producto Ventas ($/mes) Papa 36074123,14 Plátano verde 21320342,06 Plátano maduro 2420225,12 Total 59814690,33
Luego de tener los ingresos por ventas, los costos de inversión y los costos
de materia prima y de proceso (mano de obra y fluidos de servicio) por mes,
se tiene que el retorno de inversión está dado en 3 meses.
133
4.11.5.2 ESTUDIO FINANCIERO
Proyección económica y productiva a cinco años en la fabricación de snacks
reconstituidos en la empresa Comestibles Ricos Ltda.
La Cámara de Comercio de Bogota señala que el índice de innovación
promedio en la categoría de snacks es de 4%, en la totalidad de todos los
productos alimenticios comerciales.
Un elemento que influye fuertemente en el lanzamiento de nuevos productos
es la estacionalidad, ya que no todos los meses tienen un comportamiento
parecido en ese sentido. Según los estudios de la Cámara de Comercio, los
meses más intensivos en la comercialización de productos alimenticios en
Colombia, son agosto, septiembre y octubre, como sucede por ejemplo en la
categoría de productos tipo snacks. Aunque también existen otros meses
claves, dependiendo obviamente de las características propias de las
categorías o productos comercializados.
Para los snacks reconstituidos, se realizó un perfil económico y productivo a
cinco años, cuyo soporte es el estudio de mercado de los snacks existentes
en esta compañía con un índice mayor de similitud. En el caso de la papa
reconstituida, se tomó como referencia el mercado de la Papa Natural
popular, para el plátano verde reconstituido, se hizo con respecto a las
Tajaditas populares, y para el plátano maduro reconstituido, se hizo con el
Tajamiel popular.
Para el primer año, los días de operación y el porcentaje de ventas por mes
para cada uno de los productos está basado en el mercado de los snacks
existentes en Comestibles Ricos Ltda.
134
Figura 38. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el primer año
PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS
0
20
40
60
80
100
120
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Meses
Porc
enta
je d
e ve
ntas
Papa Plátano verde Plátano maduro
Para el segundo se tiene un incremento del 1% respecto al primer año.
Figura 39. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el segundo año
PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS
0
20
40
60
80
100
120
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Meses
Porc
enta
je d
e ve
ntas
Papa Plátano verde Plátano maduro
135
Para el tercer año se tiene un incremento del 1,5% respecto al segundo año.
Figura 40. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el tercer año
PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJES DE VENTAS
0
20
40
60
80
100
120
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Meses
Porc
enta
je d
e ve
ntas
Papa Plátano verde Plátano maduro
Para el cuarto año se tiene un incremento del 2% respecto al tercer año.
Figura 41. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el cuarto año
PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJES DE VENTAS
0
20
40
60
80
100
120
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Meses
Porc
enta
je d
e ve
ntas
Papa Plátano verde Plátano maduro
136
Para el quinto año se tiene un incremento del 2,5% respecto al cuarto año.
Figura 42. Presupuesto de producción en porcentaje de ventas para el quinto año
PRESUPUESTO DE PRODUCCIÓN EN PORCENTAJE DE VENTAS
0
20
40
60
80
100
120
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Meses
Porc
enta
je d
e ve
ntas
Papa Plátano verde Plátano maduro
De acuerdo a los reportes estadísticos de la Cámara de Comercio en cuanto
a los meses de mayor rentabilidad comercial, estos coinciden con los
estudios de mercado que se han realizado en Comestibles Ricos Ltda.
Así, para los snacks reconstituidos se espera que en los meses de agosto,
septiembre y octubre se alcancen los mayores porcentajes de ventas y la
disponibilidad de materia prima actual no alcanzará a suplir las necesidades
de producto requerido por el consumidor, por tal razón la empresa tendrá que
en algún momento aumentar la cantidad de materia prima disponible.
Así mismo, en los meses de junio y diciembre se presentarán los menores
niveles de ventas, en los que la cantidad de materia prima disponible
sobrepasará la cantidad requerida de producto exigida por el mercado.
137
En el caso en el que los residuos no abastezcan las necesidades de materia
prima a partir del segundo año, la producción deberá completarse haciendo
uso de papa y de plátano de óptima calidad.
Para el producto de papa reconstituida, al cabo de cinco años, en el periodo
de máxima producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por
concepto de unidades de venta de 103069 unidades en el primer año a
110468 en el quinto año. De la misma manera, se tendrá que aumentar la
cantidad de materia prima disponible en 802 Kg. de papa de óptima calidad.
Para el producto de plátano verde reconstituido, en cinco años, en el periodo
de máxima producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por
concepto de unidades de venta de 60915 unidades en el primer año a 65288
en el quinto año. De la misma manera, se tendrá que aumentar la cantidad
de materia prima disponible en 303 Kg. de plátano de óptima calidad.
Para el producto de plátano maduro reconstituido, en cinco años, aunque la
cantidad es menor respecto a los demás productos, en el periodo de máxima
producción, la empresa habrá incrementado sus ventas por concepto de
unidades de venta de 6915 en el primer año a 7411 en el quinto año.
Igualmente, se tendrá que aumentar la cantidad de materia prima disponible
en 40 Kg. de plátano de óptima calidad.
138
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La opción tecnológica para el aprovechamiento de los desperdicios de papa
y de plátano, que mejor resultados tuvo tanto a nivel productivo como en
términos de inversión, fue la fabricación de snacks reconstituidos. Presentan
buenos resultados de aceptación y por lo tanto, se convierten en una
alternativa novedosa dentro del mercado de los productos tipo pasabocas.
Los productos intermedios, como lo son las harinas, también tienen
aplicaciones industriales y comerciales ventajosas.
Se definieron las formulaciones de cada uno de los productos obtenidos y se
establecieron las mejores condiciones de proceso para garantizar su calidad.
Las etapas de proceso en la producción de snacks reconstituidos son:
- Desinfección: Hipoclorito de sodio (50 ppm), 15 min.
- Prensado: 300 psi.
- Secado: 65º C y 35% (humedad relativa del aire).
- Molienda: Malla 60.
- Mezclado y moldeo.
- Freído: 180º C, 2 min.
- Saborizado: Cloruro de sodio (1,2 - 1,5%) y sacarosa (0,8 - 1%).
- Envasado: Polipropileno biorientado metalizado.
La formulación de la masa a preformar en la etapa de mezclado y moldeo es
la siguiente:
- Snacks reconstituidos de papa:
Baka-Snak®: 1%, humedad: 45%, bisulfito de sodio: 400 ppm.
139
- Snacks reconstituidos de plátano verde:
Baka-Snak®: 1%, humedad: 45%, ácido cítrico: 0,33%.
- Snacks reconstituidos de plátano maduro:
Baka-Snak®: 1%, humedad: 40%, ácido cítrico: 0,28%.
Se obtuvo prototipos de producto a nivel de laboratorio y se evaluaron sus
propiedades fisicoquímicas y sensoriales, con aceptación del consumidor.
Se plantearon las líneas de proceso, teniendo en cuenta la disponibilidad de
maquinaria con la que cuenta la planta de producción de la empresa
Comestibles Ricos Ltda.
Uno de los puntos críticos en la obtención de preformas de harina, es el
pardeamiento que se tiene en el momento de la hidratación. Se recomienda
la realización de un estudio más profundo, en lo referente a los mecanismos
de oxidación enzimáticos, que suceden en las harinas de plátano y
especialmente en la harina de papa.
El molino de carnes, aunque permitió obtener resultados satisfactorios en la
operación de moldeo, no es el único equipo que pueda utilizarse para este
fin. De acuerdo a las preformas que quieran obtenerse, pueden utilizarse
otros equipos que igualmente pueden cumplir este objetivo. Se recomienda
el diseño de un equipo más sofisticado que cumpla con esta función.
En el implementación del proceso a nivel industrial, se tiene que la inversión
se retorna en tres meses, esto atendiendo a los valores de los costos totales
de proceso, los costos de inversión y las ventas.
140
BIBLIOGRAFÍA
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prácticas. Acribia S.A. Zaragoza (España). 1994.
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10. GUZMÁN R., Rosa; SEGURA V., Edgar. Introducción a la tecnología de
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CORPOICA y Universidad del Quindío. Armenia. Septiembre - 2000.
143
30. Principales avances en investigación y desarrollo tecnológico por
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31. QUICAZÁN, Martha Cecilia. Impreso: Deshidratación de alimentos.
Universidad Nacional de Colombia. Instituto de Ciencia y Tecnología de
Alimentos.
32. QUICAZÁN, Martha Cecilia. Impreso: Operaciones previas al
procesamiento de alimentos. Universidad Nacional de Colombia. Instituto
de Ciencia y Tecnología de Alimentos.
33. RODRÍGUEZ MILLÁN, Martha E. Estudio del comportamiento de la
proteína de papa variedad R-12 negra, durante el almacenamiento antes
y después de ser procesada como papa frita. Bogotá. 2000. Trabajo de
grado (Química). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de
Ciencias. Departamento de Química.
34. SÁNCHEZ SÁNCHEZ, Gladys S. Estudio preliminar de los cambios
fisicoquímicos de la oleína de palma durante el proceso de freído de papa
y de la oleína extraída de papa frita almacenada. Bogotá. 2001. Trabajo
de grado (Química). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de
Ciencias. Departamento de Química.
35. Sector agroindustria. Perfil sectorial - Ecuador. Sector: Alimentos
procesados. Subsector: Snacks, confites y chocolates. MINCOMEX –
PROEXPORT (COLOMBIA).
36. Vademécum del cultivo de papa. FEDEPAPA. 1996 – 1997.
144
ANEXO A
GENERALIDADES DE LA EMPRESA
145
MARCO HISTÓRICO
Todas las empresas grandes o pequeñas, poseen una serie de valores
históricos y culturales, que al compartirse con las personas que forman y
sienten la entidad, hacen de esa historia el punto de apoyo que transforma
los grandes ideales en grandes realizaciones. Tal es el caso de esta
empresa que en sus inicios en 1961 se conoció como "Productos Ricos
Ltda."
El diseño inicial del empaque plasmó la imagen de una rubia quien
atractivamente vestida se convirtió, no sólo por la acogida que el público le
otorgó, sino también por el impacto publicitario que produjo, en el símbolo de
las ventas que promovió con inusitada y arrolladora fuerza mercantil.
Comestibles Ricos Ltda., ha logrado consolidar su filosofía a través del que
hacer diario de todo su personal, constituyéndose en el rector de todos los
miembros de la organización.
Lo que ahora llamamos Comestibles Ricos Ltda., debe su origen a la fe
inquebrantable de dos capitanes de la Industria Colombiana, el primero
estudiante de Administración de Empresas con Postgrado en Economía
Industrial y Desarrollo, y el otro Contador Público, lograron suscribir con
aportes iguales el capital social que selló y transformó su entusiasmo en una
palpable realidad.
Fue para el día 20 de mayo de 1961, cuando por escritura publica, se
consolidó la constitución de la empresa que por su magnitud, espíritu de
servicio al cliente y especialmente por la alta calidad de sus productos, ocupa
un lugar privilegiado en su especialidad.
Después de muchos esfuerzos se consolidó la creación de la organización
con cinco trabajadores. Esta empresa se ha preocupado siempre por ir a la
vanguardia y responder a las necesidades de los consumidores con
estrategias comerciales que responden a los retos del mercado cambiante.
147
Los requerimientos de los clientes los han conducido a la implementación de
estrategias comerciales, dispositivos mecánicos y automáticos (Tecnología
de punta) que han aumentado la productividad, así mismo se han creado
nuevas líneas de productos y sabores, con el fin de ofrecer a los
consumidores variedad inigualable.
Hacia finales de 1965 y principios de 1966, la empresa debido a la gran
recepción otorgada por los clientes, tuvo que realizar la primera ampliación
de sus instalaciones y de esta manera satisfacer la creciente demanda del
mercado Bogotano.
Fue entonces cuando Comestibles Ricos Ltda., se convirtió en la única
empresa del país especializada en Papa Frita y la primera en implementarle
nuevos sabores.
En 1976 se introdujo a la empresa la racionalización de la producción
mediante la utilización de dispositivos mecánicos y automáticos que
aumentaron sensiblemente la producción para lograr así atender los
crecientes requerimientos del mercado.
Los hoy conocidos Comestibles Ricos Ltda., permanecen activamente y con
un alto nivel de competitividad debido a la extraordinaria acogida e imagen
que ellos crearon durante los diez primeros años en el mercado de los
comestibles y pasabocas.
De cinco empleados en sus inicios la empresa cuenta actualmente con más
de setecientos empleados directos distribuidos en las dependencias
generales de Producción, Investigación y Desarrollo, Ventas, Mercadeo,
Logística, Personal y Administración.
Al inicio del año de 1987, se culminó la construcción de la planta
completamente automatizada y en la década del 90 se ampliaron las
instalaciones en Fontibón para almacenar materias primas y producto
terminado, mejorando así el servicio a los clientes y la administración de los
148
inventarios. Parte de estas instalaciones se destinaron para Laboratorio,
Personal de Ventas y Administrativo.
Es allí donde se procesa la Papa Frita en hojuelas con todos sus sabores y
los Fosforitos, la Tajadita, el Tajamiel, el Todo Rico, el Chicharrón, la
Tocineta, los Trocitos, el Chirrico, las Riquillas, el Querico y el Chiss Pum.
En 1993 se realizó un cambio de imagen pasando del cocinerito obeso al
cocinerito con su gesto de aprobación.
En el año 2000 la empresa se certificó con la norma de calidad ISO 9001, por
su diseño, producción y comercialización.
En septiembre de 2001 se hizo un nuevo cambio de imagen a los productos
de Comestibles Ricos Ltda. El empaque ahora es polipropileno metalizado y
la imagen cambió a una mucho más moderna y llamativa que proyecta
seguridad y alta tecnología a sus consumidores.
Finalmente en el año 2003 la empresa pasó su sistema de calidad a un
sistema de gestión con la obtención del certificado ISO 9001 en gestión de
calidad.
FILOSOFÍA
Su política de calidad es: "Trabajar integrados con ahínco, efectividad e
innovación para ser los primeros en calidad, presentación y servicio".
MISIÓN
Empresa orientada al liderazgo en la producción y comercialización de
alimentos, pasabocas, similares y derivados a nivel local y nacional, con
proyecciones a la exportación.
149
Evolucionar tecnológicamente y desarrollar el recurso humano porque la
preocupación es brindar un servicio de calidad total en todas las relaciones
con clientes, proveedores y empleados.
VISIÓN Ser un grupo empresarial de vanguardia, dedicado a la fabricación,
comercialización y distribución de alimentos con cobertura a nivel nacional y
posicionamiento a nivel internacional, con productos que satisfagan las
necesidades y tendencias de estos mercados.
Ser altamente reconocidos por la calidad insuperable de productos y
servicios, por la innovación de los sistemas de trabajo, la actualización
tecnológica permanente y los altos índices de productividad y rentabilidad.
150
ANEXO B
FUNDAMENTOS DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO (Tomado de Cheftel, 1992)
151
INTRODUCCIÓN
Se denomina “pardeamiento enzimático” la transformación, enzimática en
sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros coloreados,
frecuentemente pardos o negros. Las fases de su transformación son las
siguientes:
O O
R
OH
R
OH
R
OH
orto-quinonas (coloreadas)
orto-fenoles (incoloros)
fenoles (incoloros)
Polímeros coloreados
no enzimático
oxidación
enzimática enzimática
hidroxilación
El pardeamiento enzimático se observa en los vegetales ricos en
compuestos fenólicos y también durante la formación de melaninas en los
insectos (oscurecimiento de la cutícula) así como en los mamíferos
(melanomas responsables de la pigmentación de la piel).
El pardeamiento enzimático no ocurre en los alimentos de origen animal. Por
el contrario, plantea importantes problemas de coloraciones con algunas
frutas y legumbres, en particular cuando se alteran los tejidos de estos
vegetales o se dañan por golpes durante los procesos: pelado, corte,
triturado para la preparación de jugos, congelación, deshidratación. Como
sucede en las manzanas, peras, albaricoque, melocotón, plátanos, aguacate,
patatas y champiñones.
Sin embargo, la formación de este color oscuro no es siempre un
inconveniente; así se busca un ligero pardeamiento en la maduración de los
dátiles, en la preparación de la sidra, fermentación del té, secado de los
granos fermentados de cacao, así como en el secado del tabaco.
153
SUSTRATOS FENÓLICOS Y PIGMENTOS
Existen numerosos sustratos naturales del pardeamiento enzimático: mono,
di o polifenoles. Su reactividad es más o menos elevada según su estructura
(por ejemplo, los metadifenoles son malos sustratos) y también según el
origen de las enzimas que catalizan su oxidación. Además, una gran parte de
estos sustratos se clasifican entre los principales constituyentes fenólicos de
los vegetales:
- El pirocatecol y sus derivados. Conviene recordar que el guayacol u o-
metoxifenol, no es sustrato de estos pardeamientos.
- La 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA) formada a partir de la tirosina (caso
de la patata) y susceptible de oxidarse a dopaquinona.
- La 3,4-dihidrofeniletilamina o dopamina, que es el sustrato principal del
pardeamiento de los plátanos.
- Los ácidos de anillo aromático, tales como el ácido gálico forman taninos
hidrolizables, al igual que el ácido clorogénico y otros derivados del ácido
cinámico y cumárico. El ácido clorogénico está presente en las
manzanas, peras, patatas, etc. También participa en la formación de los
pigmentos negro - azulados que pueden aparecer en las patatas, durante
la cocción, por reacción con trazas de hierro.
Esta coloración puede evitarse por descenso del pH (debajo de 4, lo que
no es siempre aconsejable, pues a esta acidez la cocción origina la
transformación del almidón en dextrinas) y sobre todo por adición de
agentes complejantes del hierro, tales como los fosfatos y, si está
permitido su empleo, ácido etilen-diamino-tetra-acético (EDTA).
154
- Los flavonoides, entre los cuales se encuentran principalmente:
a. Los antocianidoles, rojos, violetas o azules. Estos pigmentos
vegetales son muy sensibles a las variaciones de pH: así pasan de
azul a rojo, según baje el pH e inversamente. Su coloración se puede
modificar cuando el grupo glucídico se separa por hidrólisis, o por
reacción con diferentes metales (por ejemplo el color parduzco con el
estaño, en los envases de conservas).
b. Los leucoantocianidoles, incoloros. Por calentamiento en medio ácido,
sufren una oxidación con pérdida de agua y se transforman en el
correspondiente antocianidol; su coloración vira a rosa o rojo
(habichuelas, ciertas variedades de manzanas, peras, coles). A veces,
los compuestos incoloros de este tipo se presentan al estado de
polímeros y entonces constituyen una de las dos categorías de
taninos.
c. Los flavonoles, como por ejemplo el quercetol.
d. Las flavanonas, como por ejemplo el naringenol, del cual el diolósido
(con glucosa y ramnosa) naringina es el responsable del sabor
amargo en ciertas toronjas, sobre todo antes de la maduración. En las
naranjas se encuentra un compuesto de estructura similar, la
hesperidina.
- Los taninos no son solamente sustratos de pardeamientos enzimáticos,
sino que también contribuyen a la textura (incrustación de las paredes
celulares) y al sabor (astringencia) de los tejidos vegetales. Se distinguen
dos grupos de taninos: los taninos hidrosolubles (o pirogálicos), que
resultan de la esterificación de cinco funciones alcohólicas de glucosa
por diversos ácidos polifenólicos (gálico, digálico, elágico y luteico) y los
taninos condensados (o catéquicos), cuya composición química está muy
próxima a la de los antocianidoles. Los taninos poseen la propiedad de
155
reaccionar con las proteínas y de esta forma pueden inactivar enzimas.
La turbidez de las cervezas se debe a una reacción entre polifenoles
oxidados (procedentes de taninos) y proteínas.
El ennegrecimiento que se observa a veces en los purés de castañas,
procede de la formación de compuestos pigmentados entre los taninos
pirogálicos y trazas de hierro.
- Las ligninas son polímeros de fenoles que contribuyen a la rigidez de
algunos tejidos vegetales.
Los pigmentos que se forman por pardeamiento enzimático se designan bajo
el término general de melaninas. Su color final es pardo o negro, pero existen
una variedad de colores intermedios: rosa, rojo, azulado. Su formación, sin la
intervención de enzimas, es a partir de las quinonas que resultaron de la
reacción enzimática.
Las quinonas reaccionan con el agua y dan trihidroxibencenos; estos
reaccionan , posteriormente, con otras quinonas para formar hidroxiquinonas,
que en realidad son la base de una condensación oxidativa (donde todavía
se consume oxígeno), que conduce a polímeros.
Las quinonas también pueden reaccionar con los grupos SH y NH2 de las
proteínas, aminoácidos y aminas, e igualmente con diversos polifenoles que
no son susceptibles de oxidarse directamente por las enzimas de
pardeamiento enzimático.
156
ENZIMAS Y MECANISMOS DE LAS REACCIONES
La hidroxilación de monofenoles y la oxidación de difenoles son dos acciones
enzimáticas distintas y separables; sin embargo, parece que una misma
enzima puede catalizar, frecuentemente ambas reacciones. Enzimas de
origen diferente también presentan relaciones de actividad hidroxilante /
actividad oxidante diferentes, lo que se atribuye a la existencia de isoenzimas
y al hecho de que su contenido en Cu+ y Cu++ varía de una a otra. La
nomenclatura relativa a estas enzimas no es muy precisa: se habla de
monofenolasa o de cresolasa, refiriéndose a la primera etapa enzimática y de
polifenol oxidasa, de polifenolasa o de catecolasa, con relación a la segunda
etapa. El nombre sistemático para las enzimas responsables de la acción
oxidante es o-difenol oxígeno oxidoreductasa. Es el oxígeno molecular el
que actúa como aceptor de hidrógeno.
En los tejidos de algunos mamíferos, se encuentra una tirosinasa de
especialidad limitada, que motivaría la formación de DOPA y de
dopaquinona, a partir de la tirosina.
Las polifenol oxidasas del plátano, melocotón, té, tabaco, catalizan
específicamente la oxidación de difenoles; las de la manzana, pera, patata y
champiñones también poseen una actividad hidroxilante. Las polifenol
oxidasas son metaloenzimas conteniendo un 0,2% de cobre, elemento que
se puede separar por diálisis mediante el EDTA. La polifenol oxidasa del té,
con un peso molecular de 144000, posee 7 moles de cobre por mol; su pH
óptimo es 5,5.
No se conoce perfectamente el mecanismo de la oxidación de difenoles. Se
propuso la siguiente ecuación estequiométrica:
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OH
OH
+ Cu2++.PPO
OCu2
+.PPO +
O
+ 2H+
Cu2+.PPO ½O2+ Cu2
++.PPO + O=
Cuyo resultado final es:
OH
OHH2O
O
O+ ½O2 +
La cinética de la reacción se estudió midiendo la absorbancia de las
quinonas. La reacción se inhibe por un exceso de producto final (quinona).
Se puede incluir la hidroxilación de un monofenol, para un balance más
completo:
OH
OH+ Cu2
++.PPO O2
OH
2H+ Cu2+.PPO H2O + + + +
Por su parte, el difenol cataliza la hidroxilación del monofenol, porque su
transformación en quinona origina la formación de polifenol oxidasa con ion
cuproso.
Aunque las polifenol oxidasas sólo están presentes en los tejidos vegetales
en bajas concentraciones (por ejemplo 40 ppm en los champiñones)
frecuentemente es el contenido en sustrato y no la enzima el que limita la
velocidad de pardeamiento.
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Generalmente, el pH óptimo para la actividad de la polifenol oxidasa, así
como el pH óptimo para el pardeamiento enzimático se sitúan entre 5 y 7,
más concretamente, entre 6 y 6,5. A pH más bajos su actividad decrece
rápidamente y puede medirse por la absorbancia de las quinonas, por
consumo de oxígeno, por oxidación indirecta de ciertos compuestos e incluso
por la absorbancia, por ejemplo, a 470 nm, de los pigmentos finales
polimerizados.
Así mismo, la acción de la polifenol oxidasa puede conducir, debido a la
formación de quinonas, a la oxidación no enzimática de compuestos cuyo
potencial redox es inferior al de las quinonas (oxidaciones acopladas):
R +
O
O+ RH2
OH
OH
Así pueden oxidarse (con absorción de oxígeno) el ácido ascórbico, la
nicotinamida adenina di-nucleótido reducida, el glutation reducido, la cisteína,
los antocianidoles y reducir las quinonas a difenoles.
FUNCIÓN FISIOLÓGICA DE LAS POLIFENOL OXIDASAS Y DE LAS REACCIONES DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
Aparentemente ciertas frutas (agrios, piña) no contienen polifenol oxidasa y
relativamente poco sustratos fenólicos. Otras contienen las enzimas, pero no
los sustratos (melocotón, variedad “Sunbeam”). Aun en las frutas y
legumbres susceptibles de pardeamiento, esta reacción prácticamente no
aparece mientras los tejidos estén sanos e intactos. Parece que las enzimas
y los sustratos están localizados en comportamientos celulares distintos,
separados por varias membranas. La localización de estos constituyentes no
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es todavía bien conocida. En la manzana se puso en evidencia una enzima
soluble y otra ligada a cloroplastos; en el plátano parece que el sustrato de
pardeamiento de la piel está repartido de forma difusa en las sucesivas
capas del tejido.
Se considera que las polifenol oxidasas tienen como función originar la
oxidación de diversos sustratos.
Esta acción puede ocurrir como final de la cadena metabólica respiratoria, de
modo análogo al de la citocromo oxidasa (que también contiene cobre).
Por ejemplo, parece que en la patata, alrededor de un tercio de los
fenómenos de oxidación respiratoria se deben a la actividad de la polifenol
oxidasa.
Además, las reacciones de pardeamiento enzimático representarían un papel
de protección contra microorganismos, en efecto, se considera que los
polímeros coloreados, que se forman rápidamente cuando un tejido vegetal
se lesiona, lacera o infecta, pueden constituir una defensa contra la
penetración de microorganismos o, incluso, retardar su proliferación.
PREVENCIÓN DEL PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
Existen numerosos medios de impedir el pardeamiento enzimático, pero por
razones de costo, toxicidad, reglamentación o efectos secundarios
desfavorables sobre la calidad, en la práctica, sólo se utilizan algunos, que
se mencionarán a continuación.
No obstante, se prosigue la investigación o aplicación de procedimientos
nuevos y más concretamente con estudios de modificación (metilación) de
los sustratos fenólicos y destrucción de las quinonas (por reacción con
sustancias provistas de grupos SH o NH2).
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- Algunas veces es factible la selección de variedades pobres en sustratos
fenólicos. Para otros vegetales se precisa, fundamentalmente, evitar
contusiones que dañen los tejidos, poniendo así en contacto enzimas y
sustratos de pardeamiento.
- Resulta muy eficaz la inactivación de enzimas por el calor (precalentado,
pasteurizado, esterilización), pero modifican los caracteres organolépticos
del producto y por lo tanto no siempre se pueden utilizar. Esto ocurre,
especialmente, en las frutas y legumbres que se almacenan o mantienen
en estado crudo y más concretamente por refrigeración, congelación o
deshidratación. Con referencia a éstos hay que recordar, que la
congelación y deshidratación afectan a la integridad del tejido vegetal y
por tanto favorecen el pardeamiento enzimático.
- La adición de compuestos reductores, que transforman las quinonas en
fenoles, permite retardar o impedir el pardeamiento enzimático. El
compuesto más frecuente es el ácido ascórbico; se utiliza sobre todo para
los jugos de frutas y para las frutas cortadas en trozos, segmentos o
pedazos, ya que en las frutas enteras, aunque estén peladas, sólo
penetra lentamente. Para evitar completamente el pardeamiento se
necesitan cantidades elevadas de ácido ascórbico (0,5 a 1 % del peso del
producto); en esas condiciones, las polifenol oxidasas aún serían
inactivadas durante su acción, antes de que el ácido ascórbico
desapareciese del medio.
- La inmersión de frutas, después del pelado y corte, en agua ligeramente
salada o en una solución de sacarosa o glucosa, limita la entrada de
oxígeno hasta el tejido vegetal y su absorción por éste último. A los
almíbares se añade frecuentemente ácido ascórbico. La penetración de
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azúcar en los tejidos los fortalece, debido al aumento de la presión
osmótica. Por lo general, las frutas destinadas a la congelación se
recubren de jarabe; se emplea una parte de jarabe al 30 - 50 % de
sacarosa, para 3 a 7 partes de frutas; el azúcar actúa como crioprotector
y mejora la retención del aroma.
- El descenso del pH retarda el pardeamiento enzimático. Por lo general se
emplean baños en ácido cítrico.
- Contra la acción de las polifenol oxidasas puede resultar muy eficaz la
eliminación de oxígeno de los tejidos. La desoxigenación se obtiene por
vacío o por borboteo de nitrógeno, también puede conseguirse
consumiendo el oxígeno: a este efecto, se apela al ácido ascórbico o a la
acción de glucosa oxidasa y de la catalasa:
Ácido glucónico + H2O2
glucosa
oxidasa
Glucosa + O2
H2O + ½ O2 catalasa
H2O2
Sin embargo, es preciso evitar los tejidos vegetales en anaerobiosis
mientras tengan actividad fisiológica; por lo tanto, la desoxigenación debe
seguirse inmediatamente del tratamiento de conservación, en especial
congelación y deshidratación. Los embajales deben ser impermeables al
oxígeno.
- También son eficaces contra el pardeamiento enzimático y no enzimático,
el anhídrido sulfuroso y los bisulfitos; además poseen una acción
antiséptica, aunque no en las dosis empleadas contra el pardeamiento.
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En el caso del pardeamiento enzimático su modo de acción no está
totalmente aclarado: el anhídrido sulfuroso, del que una gran parte se fija
sobre los enlaces carbonilo de los azúcares presentes, reacciona con las
quinonas, que así quedan bloqueadas, pero se piensa que también actúa
directamente sobre las polifenol oxidasas. Se observó que el ácido
ascórbico y la tiamina permiten reducir las dosis de bisulfito.
A veces, para las frutas destinadas a la congelación, se practica una
primera inmersión de 45 segundos en una solución a 0,25% de NaHSO3,
seguida de una inmersión de 5 minutos en una solución de 0,2% de
K2HPO4; este último agente desciende la reactividad de los polifenoles.
163
ANEXO C
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LAS HARINAS
165
ANEXO D
ANÁLISIS DSC (DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY) DE LAS HARINAS
171
ANEXO E
ANÁLISIS PROXIMAL DE LOS SNACKS RECONSTITUIDOS
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ANEXO F
FORMATO DE EVALUACIÓN SENSORIAL
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EVALUACIÓN SENSORIAL DE PASABOCAS DE PAPA Y DE PLÁTANO
Puntaje de los factores de calidad de pasabocas de papa y de plátano
Color 3 Homogéneo.
2 No uniforme, decolorado, artificial.
0 – 1 Manchado, muy oscuro, grisoso.
Forma y simetría 3 Superficie lisa, simétrica.
2 Superficie áspera, asimétrica.
0 – 1 Con grietas o rajaduras en la superficie.
Unidades rotas, parcialmente desmoronadas. Piezas irregulares.
Aroma y sabor 8 Característico a papa ó plátano, balanceado.
6 Insípido e inoloro.
4 Quemado, no fresco, dulce, ácido, salado.
0 – 1 Artificial, a masa cruda, amargo, rancio.
Textura al masticar 6 Moderadamente crocante, grano fino, uniforme; firme y compacto.
Hidratación rápida al mezclar con la saliva para formar una masa no
abrasiva, sin partículas fibrosas, sin ser excesivamente pegajosa.
4 Gruesa, seca, harinosa, con cavidades.
2 Dura, húmeda, blanda, grasosa.
0 – 1 Pegajosa, pastosa.
185
ANÁLISIS SENSORIAL Desarrollo de nuevos productos
(Snacks reconstituidos de papa, plátano verde y plátano maduro)
Nombre: ____________________________ Fecha: ___________________
Instrucciones:
Coloque para cada muestra en las casillas a la derecha el puntaje de los
factores de calidad, dados a la izquierda.
Se da el puntaje máximo al producto óptimo.
Factores de
calidad Puntaje máximo
Pasabocas de papa
Pasabocas de plátano verde
Pasabocas de plátano maduro
Color 3
Forma y simetría 3 Aroma y
sabor 8 Textura al masticar 6
Total 20
Observaciones:
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
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ANEXO G
BAKA-SNAK®
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Food Products Division TECHNICAL SERVICE BULLETIN 10 Finderne Avenue P.O. Box 6500 Bridgewater, New Jersey 08807-0500 908-685-5000
BAKA-SNAK®
BAKA-SNAK is a pregelatinized, modified food starch based on waxy maize and was developed specially for baked or fried puffed snacks. Physical Properties:
Color White to off-white Form Fine Powder Moisture Approximately 8% pH Approximately 6
Features and Benefits:
BAKA-SNAK allows the processing of puffed snack items in a few simple stages: 1) blending, 2) forming, and 3) baking or frying. A wide range of tex-tures and finished products can be re-alized. Using BAKA-SNAK yields a number of advantages because it does not need to be cooked during the forming process; therefore, high com-pression extrusion is eliminated. Cut-ting can be performed directly after forming since no drying period is re-quired. Furthermore, the shelf life of final products is excellent since they do not readily absorb moisture.
Applications:
BAKA-SNAK is incorporated into snack formulations by blending with other dry ingredients prior to forming. It can contribute to better volume con-trol, crispness, and uniform cell struc-ture, and reduce breakage in a final product. It can also be used in cook-ies, crackers, breading mixes and other baked goods.
The starch has also been utilized in pet foods, confectionery intermediates and instant puddings. The possibilities are limited only to the imagination of the developer.
Label Declaration:
"Food Starch-Modified"
MFB003 The information given and the recommendations made herein are based on out research and are believed to be accurate but no guaranty of their accuracy is made. In every case we urge and recommend that purchasers before using any product in full scale production make their own tests to determine to their own satisfaction whether the product is of acceptable quality and is suitable for their particular purposes under their own operating conditions. No representative of ours has any authority to waive or change the foregoing provisions but, subject to such provisions, our engineers are available to assist purchasers in adapting our products to their needs and to the circumstances prevailing in their business. Nothing contained herein shall be construed to imply the non-existence of any relevant patents or to constitute a permission, inducement or recommendation to practice any invention covered by any patent, without authority form the owner of this patent. We also expect purchasers to use our products in accordance with the guiding principles of the Chemical Manufacturers Association’s Responsible Care® program.
Food Application Usage Features and Functions User and/or consumer benefitsLevel of the Starch
•Build batter viscosity •Good moisture retention•Moisture management during •Fine cell structure baking•Moisture retention•Improved softness•Build batter viscosity •Fine, uniform cell structure•Moisture management during •Good moisture retention baking
•Build batter viscosity •Fine, uniform cell structure•Moisture management during •Good moisture retention baking •Moisture retention•Reduce spread and increase •Good machinability height•Tenderizer/softener
Semi-moist pet foods 1-3% •Improves machinability •Retains moisture•Controls texture, expansion, •Reduces breakage density, pellet strength, water •Controls sinking rate absorption and oil retention •High oil-loading possible
•Increased expansion, •Expanded, light texture gives ideal texturizer eating quality•Pregelatinized starch •Reduces 'doughy' mouthfeel hydrates even with limited sensation water present •Use prior to last mixing step•Easy blending with other •Provides expansion and uniformity ingredients
•Increase expansion potential•Improve crunchiness
Puffed coatings for nuts 25-30% in dry mix
•Enable texture design
Cookies: soft chewy types 1-3% of dough
Extruded fish pellets 5-15%
Extra-moist cakes 4-5% of dry mix
Muffins, brownies and snack cakes
2-3% of dry mix
Crackers 3-10% of dough (2nd
stage)
BAKA-SNAK®
Fine pastries/patisserie
Conventional cake mixes 2-3% of dry mix
Sheeted fried & baked snacks, formed snacks
5-20%
1-1.5% of batter
•Extended shelf-life
Other Applications
• Baked goods
• Binding and coating• Breadings
• Adhesion batters and pre-dusts• Adhesion of seasonings and flavors
• Bake-stable fruit fillings: turnovers & pastries - instant
