UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DETERMINACIÓN DE CURVAS DE CALENTAMIENTO Y
PUNTOS CRÍTICOS DE COCCIÓN DE DIFERENTES TIPOS DE
JARABES PARA LA ELABORACIÓN DE CARAMELOS
DUROS, SUAVES Y GOMAS EN LA PLANTA PILOTO DE
ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
EQUINOCCIAL
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE ALIMENTOS
RENATO DAVID GRIJALVA CALVACHI
DIRECTORA: ING. YOLANDA ARGUELLO
Quito, Abril 2012
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2012
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo RENATO DAVID GRIJALVA CALVACHI, declaro que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
Renato David Grijalva Calvachi
C.I. 1720994704
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Determinación de
curvas de calentamiento y puntos críticos de cocción de diferentes tipos
de jarabes para la elaboración de caramelos duros, suaves y gomas en
la Planta Piloto de Alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial”,
que, para aspirar al título de Ingeniero/a de Alimentos fue desarrollado por
Renato David Grijalva Calvachi, bajo mi dirección y supervisión, en la
Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones
requeridas para su aceptación como Trabajo de Titulación.
_____________________________
Ing. Yolanda Arguello
DIRECTORA DEL TRABAJO
C.I.1801626464
v
ÍNDICE DE CONTENIDOS
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RESUMEN x
ABSTRACT xi
1. INTRODUCCIÓN 1
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 3
2.1. HIDRATOS DE CARBONO 3
2.1.1. SACAROSA 5
2.1.2. GLUCOSA 6
2.2. SOLUBILIDAD DEL AZÚCAR 7
2.3. EFECTO DE LA SACAROSA SOBRE EL PUNTO DE
EBULLICIÓN DEL AGUA 9
2.4. FUSIÓN Y PUNTO DE CARAMELO DEL AZÚCAR 10
2.5. JARABE 12
2.5.1. PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LAS
PROPIEDADES FÍSICAS DEL JARABE 12
2.5.2. GRADOS BEAUMÉ 13
2.5.3. GRADOS BRIX 13
2.5.4. RELACIÓN ENTRE GRADOS BRIX Y BEAUMÉ 14
2.5.5. ACTIVIDAD DE AGUA 14
2.5.6. HUMEDAD RELATIVA DE EQUILIBRIO 15
2.5.7. EQUIVALENTE DE DEXTROSA 17
2.5.8. PUNTO CRÍTICO DE CONTROL: TEMPERATURA 17
2.5.9. COMPORTAMIENTO DE LA SACAROSA ANTE EL
CALOR 18
2.5.10. AZÚCAR INVERTIDO 19
2.5.11. RECRISTALIZACIÓN 20
vi
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2.5.12. TIPOS DE JARABES EN RELACIÓN A LOS
GRADOS BEAUMÉ 20
2.5.13. FASES DEL JARABE SEGÚN LA TEMPERATURA
Y BRIX 22
2.6. CONDICIONES CLIMÁTICAS- CLIMA 26
2.6.1. ELEMENTOS DEL CLIMA 27
2.6.2. FACTORES QUE MODIFICAN EL CLIMA 28
2.6.3. ALTITUD DE LA PLANTA PILOTO UTE 28
2.7. PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES 29
2.7.1. PRESIÓN DE VAPOR 29
2.7.2. LEY DE RAOULT 30
2.7.3. ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN 30
2.8. CARAMELO 32
2.8.1. DEFINICIÓN DE NORMA INEN 32
2.8.2. CLASIFICACIÓN POR SU FORMA 32
2.8.3. FUNCIÓN DE MATERIAS PRIMAS EN LA
ELABORACIÓN DE CARAMELOS 33
2.9. CARAMELO DURO 36
2.9.1. CARACTERÍSTICAS 37
2.9.2. DEFINICIÓN DE NORMA INEN 37
2.9.3. REQUISITOS ESPECÍFICOS 37
2.9.4. REQUISITOS TÉCNICOS 37
2.9.5. CARACTERÍSTICAS DE LA SACAROSA PARA
CARAMELO DURO 38
2.9.6. TEMPERATURA VÍTREO DE TRANSICIÓN 38
2.10. CARAMELO KRAMEL 39
2.10.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS 39
2.10.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL 40
2.10.3. REQUISITOS TÉCNICOS 40
2.10.4. REACCIÓN DE MAILLARD 41
vii
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2.11. TOFFEE DE VAINILLA 43
2.11.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS 43
2.11.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL 44
2.11.3. REQUISITOS TÉCNICOS 45
2.12. MASMELO- MASMALLOWS 45
2.12.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS 45
2.12.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL 46
2.12.3. REQUISITOS TÉCNICOS 46
2.13. GOMAS 47
2.13.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS 47
2.13.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL 48
2.13.3. REQUISITOS TÉCNICOS 48
3. METODOLOGÍA 49
3.1. FORMULACIONES EXPERIMENTALES 49
3.2. DETERMINACIÓN DE RANGOS DE TEMPERATURA DE
PROCESO A 2944 m.s.n.m. 50
3.3. PROCEDIMIENTO DE EXPERIMENTACIÓN 50
3.4. OBTENCIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES 54
3.4.1. OBTENCIÓN DE TEMPERATURAS DEL JARABE 54
3.4.2. OBTENCIÓN DE DATOS DE S. SOLUBLES 54
3.4.3. DETERMINACIÓN DE ACTIVIDADES DE AGUA
DE JARABES DE PROCESO 54
3.5. OBTENCIÓN DE GRÁFICAS EXPERIMENTALES
Y ECUACIONES DE CALENTAMIENTO 55
3.6. DETERMINACIÓN DE DATOS MEDIANTE LA
TENDENCIA DE LA CURVA 55
3.7. ANÁLISIS DE HUMEDAD 55
3.8. PROCESAMIENTO ESTADÍSTICO DE DATOS 55
viii
PÁGINA
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 57
4.1. RANGOS DE TEMPERATURAS EXPERIMENTALES A
2944 m.s.n.m. 57
4.2. DATOS EXPERIMENTALES 58
4.3. GRÁFICAS EXPERIMENTALES Y ECUACIONES DE
EVAPORACIÓN DE JARABES A 2944 msnm 60
4.3.1. CARAMELOS DUROS 60
4.3.2. CARAMELO KRAMEL 65
4.3.3. CARAMELO TOFFEE DE VAINILLA 70
4.3.4. MASMELOS 72
4.3.5. GOMAS 78
4.4. RESULTADOS DE CALIDAD DE LOS CARAMELOS Y
TEMPERATURAS DE PROCESO 80
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 84
5.1. CONCLUSIONES 84
5.2. RECOMENDACIONES 85
BIBLIOGRAFÍA 86
ANEXOS 91
ix
ÍNDICE DE TABLAS
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Tabla 1. Relación de la temperatura con la sacarosa, fructosa
y cloruro de sodio
Tabla 2. Puntos de ebullición para soluciones de sacarosa a
diferente concentración
Tabla 3. Humedad relativa de los caramelos 2200 m.s.n.m.
Tabla 4. Grados tradicionales observables durante el
calentamiento de los jarabes
Tabla 5. Índices físico- químicos del azúcar de caña
Tabla 6. Especificaciones físico- químicas de la glucosa
utilizada
Tabla 7. Requisitos Técnicos Obligatorios para caramelo duro
Tabla 8. Requisitos Técnicos Obligatorios para caramelo
kramel
Tabla 9. Requisitos Técnicos Obligatorios para toffee de
vainilla
Tabla 10. Requisitos Técnicos Obligatorios para masmelos
Tabla 11. Requisitos Técnicos Obligatorios para gomas
Tabla 12. Formulación para caramelos duros, blandos y gomas
Tabla 13. Rangos de temperatura experimentales a 0 m.s.n.m. y
a 2944 m.s.n.m.
Tabla 14. Resultados de concentración y actividad de agua en
función de la temperatura para cada tipo de caramelo
Tabla 15. Temperaturas, sólidos solubles, actividades de agua y
humedades de los caramelos tratados experimentales
Tabla 16. Variables de la comparación entre formulaciones de
caramelo duro
Tabla 17. Variables de la comparación entre formulaciones de
Masmelo
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34
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58
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83
83
x
ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Estructura de la sacarosa.
Figura 2. Estructura de la glucosa.
Figura 3. Jarabe de azúcar y agua sobre los 350°F.
Figura 4. Actividad acuosa, estados físicos, reactividad y
desarrollo microbiano en dulces.
Figura 5. Termómetro para caramelo
Figura 6. Comportamiento del jarabe al ser sometido al calor.
Figura 7. Texturas del caramelo.
Figura 8. Prueba manual de la fase de bola dura.
Figura 9. Prueba manual de la fase de lámina quebradiza.
Figura 10. Fotografía satelital de la Universidad Tecnológica
Equinoccial con coordenadas y latitud msnm.
Figura 11. Caramelo duro
Figura 12. Caramelo con Reacción de Maillard.
Figura 13. Toffee de vainilla.
Figura 14. Marshmallow.
Figura 15. Gomas comestibles.
Figura 16. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación temperatura- S. solubles del c. duro
Figura 17. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación temperatura- Aw del C. duro 1
Figura 18. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- S. solubles del C. Duro 2
Figura 19. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- Aw del caramelo duro 2
Figura 20. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- S. solubles del c. duro 3
6
7
10
16
18
18
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64
xi
Figura 21. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- Aw del caramelo duro 3
Figura 22. Gráfica de la relación temperatura- sólidos solubles
de caramelo duro.
Figura 23. Gráfica de la relación T- Aw que muestra las curvas
de tendencia de los tres tipos de caramelo duro.
Figura 24. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- S. solubles del c. kramel
Figura 25. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- Aw del caramelo kramel
Figura 26. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- Sólidos solubles del toffee
Figura 27. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T- Aw del toffee de vainilla
Figura 28. Curva de calentamiento promedio de la relación
Temperatura- S. solubles del masmelo con glucosa
Figura 29. Curva de Calentamiento promedio de la relación
Temperatura- Aw del masmelo con glucosa
Figura 30. Curva de calentamiento promedio de la relación T-
sólidos solubles del masmelo sin glucosa
Figura 31. Curva de calentamiento promedio de la relación
T- Aw del masmelo sin glucosa
Figura 32. Gráfica de la relación T- S. solubles de los dos tipos
de masmelo
Figura 33. Gráfica de la relación T- Aw que muestra las
curvas de las medias de los dos tipos de masmelo.
Figura 34. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación T°- sólidos solubles de las gomas
Figura 35. Curva de calentamiento promedio de la
relación T°- Aw de gomas
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68
69
70
71
72
73
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78
79
xii
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO 1. Conversión entre el porcentaje de sacarosa en peso y
la densidad evaluados a una temperatura menor o
igual a 20°C.
ANEXO 2. Equivalencia entre la presión de vapor de agua
(mmHg) y la altitud (msnm).
ANEXO 3. Equivalencias entre la temperatura de ebullición del
agua (°C) y la presión (mmHg).
ANEXO 4. Muestras de caramelo duro 1
ANEXO 5. Muestras de caramelo duro 2
ANEXO 6. Muestras de caramelo duro 3
ANEXO 7. Muestras de caramelo Kramel
ANEXO 8. Muestras de Toffee
ANEXO 9. Muestras de Masmelo con Glucosa
Anexo 10. Muestras de Masmelo sin Glucosa
Anexo 11. Muestras de Gomas
Anexo 12. Manual de Temperaturas Óptimas de cocción de los
diferentes tipos de jarabe para la elaboración de
caramelos duros, suaves, masmelos y gomas
91
93
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95
97
99
101
103
105
107
109
111
xiii
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue determinar las curvas de evaporación de
jarabes para la elaboración de los diferentes tipos de caramelos: duros,
blandos, masmelos y gomas desarrollados en la Planta Piloto de Alimentos
UTE.
La relación entre la altitud barométrica y la temperatura de ebullición del
agua permitió definir que por cada 500 pies de altitud se debe restar
aproximadamente 1°F. Esto permitió obtener los rangos de temperaturas
para la altitud que tiene la Planta de Alimentos UTE.
Se realizó la experimentación por triplicado para cada caramelo en donde:
se determinó datos de sólidos solubles cada dos minutos. Se obtuvo
muestras de cada repetición y se determinó los niveles de humedad de los
caramelos obtenidos a diferentes temperaturas experimentales mediante
análisis de laboratorio.
En base a los datos de sólidos solubles se obtuvieron los datos de actividad
de agua del jarabe en proceso.
Al poseer todos los datos se realizó las curvas de calentamiento con la
finalidad de obtener la temperatura de proceso para cada caramelo a través
de la recta que define la tendencia de los datos en base a sus variables:
sólidos solubles, humedad y actividad de agua.
Posteriormente se desarrolló un análisis de varianza con las variables
involucradas en la calidad de cada caramelo con la finalidad de determinar la
mejor temperatura de proceso que permita obtener los estándares de
calidad.
Se elaboró un Manual Técnico de Confites en base a los datos obtenidos en
la Planta Piloto de Alimentos UTE (2944 m.s.n.m.).
xiv
ABSTRACT
The goal of this study was to determine optimal heating curves of syrups for
the preparation of different types of candy such as hard candy, soft candy,
marshmallow, and gummy candy developed at the UTE’s Food Plant.
We used the relationship between the barometric altitude and the
temperature of boiling water to obtain possible optimal temperatures of
heating in terms of the altitude of the UTE’s Food Plant. It was confirmed that
for every 500 feet of height, we must subtract 1°F.
The experiment was performed in triplicate for each candy, where it was
determined: (1) Brix degrees’ data, and (2) processing times every two
minutes from each repetition. Each Syrup reached the desired temperatures
according to the previous extrapolation. A sample of each repetition was
obtained, and the humidity levels of each candy were determined through a
laboratory analysis.
Additionally, by using the temperature and the Brix data, we got the the
water’s activity data at different temperatures the syrup reached.
Having all the data, heating curves were performed in order to obtain the
optimum temperature for each candy through a line that defines the tendency
of the data based on their variables of Brix degrees, percentage of humidity,
and water activity
Subsequently, an analysis of variance from the variables involved in the
quality of each candy was developed in order to determine an optimal
temperature of the process to obtain the standards of quality (Humidity and
percentage of soluble solids of the Norm NTE INE 2 217 2000).
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
La temperatura de proceso de un jarabe determina los parámetros de
calidad del caramelo como son: sólidos solubles, humedad y actividad de
agua final. Tecnológicamente varios autores han estimado las temperaturas
de proceso para obtener jarabes de diferentes texturas a la presión de 1 atm,
por lo tanto, es necesario obtener experimentalmente las temperaturas de
proceso a una altitud de 2944 metros sobre el nivel del mar donde está
ubicada la Planta Piloto de la Universidad Tecnológica Equinoccial.
Como antecedentes se considerarán las formulaciones y procedimientos de
todos los tipos de caramelos que se realizan en las prácticas de la
Tecnología de Confites en la Planta Piloto de Alimentos de la Universidad.
Todos los parámetros de temperaturas de diferentes tipos de jarabes
obtenidos a nivel del mar, las tablas que relacionan la altitud con la presión y
el punto de ebullición del agua, son también antecedentes científicos que
sirven como base para este estudio.
Este estudio es de utilidad ya que permite obtener experimentalmente las
curvas de calentamiento de los jarabes, estandarizar la calidad de los
caramelos en base a requerimientos de sólidos solubles y humedad de la
norma INEN 2 217 y también permite obtener un manual estandarizado de
elaboración de confites de calidad que servirá como base de aplicación para
los estudiantes de Ingeniería de Alimentos.
La hipótesis planteada indica que las temperaturas de cocción óptimas de
diferentes tipos de caramelos pueden ser obtenidas mediante la
experimentación de las curvas de calentamiento de los diferentes jarabes a
la altitud barométrica de la Planta de Proceso.
Este trabajo constará de cinco etapas.
2
En la primera etapa se obtendrán las posibles temperaturas de proceso en
base a la altura barométrica de la Planta Piloto de Alimentos de la UTE,
estas se lograrán mediante un cálculo que relaciona los puntos de ebullición
del agua a nivel del mar con los puntos de ebullición a distinta altitud.
En la segunda etapa se realizará la obtención de los jarabes de todos los
caramelos que se realizan en la Planta Piloto de Alimentos. La
experimentación constará en alcanzar las tres temperaturas definidas en la
primera etapa para cada tipo de caramelo, este proceso se lo realizará por
triplicado. De esas muestras se generará los datos de humedad y sólidos
solubles.
En la tercera etapa los resultados experimentales relacionados a las
variables dependientes (sólidos solubles y humedad) se obtendrán por
medio de las ecuaciones de cada curva, la actividad de agua se obtendrá
mediante la Ley de Raoult que relaciona el incremento de punto de ebullición
en función de la presión parcial de los componentes de la solución.
En la cuarta etapa se realizará un análisis de varianza mediante un diseño
unifactorial para cada uno de los caramelos, con la finalidad de conocer si
existen diferencias significativas entre los datos. Las variables dependientes
del análisis serán: sólidos solubles, humedad y actividad de agua.
Para el caramelo duro y el masmelo se realizará un diseño multifactorial para
cada uno por contar con otro factor que es la formulación. De este diseño se
analizará la varianza de los datos para identificar si hay diferencias
significativas entre ellos.
En la quinta etapa se tabularán los resultados en un manual de
temperaturas.
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
3
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. HIDRATOS DE CARBONO
Según Badui Salvador (2004), Los carbohidratos son uno de los principales
nutrientes que contienen los alimentos. Son compuestos con estructura de
polihidroxialdehído o polihidroxiacetona. Existe un gran número de hidratos
de carbono; los más conocidos son la sacarosa, la glucosa, el almidón y la
celulosa; existen otros que, aunque se encuentren en menor concentración
en los productos que consumimos diariamente, tienen mucha importancia
debido a sus propiedades físicas, químicas y nutricionales.
De acuerdo con Coultate T. (2007) la estructura química de los hidratos de
carbono determina la funcionalidad y las características que repercuten de
diferente manera en los alimentos, principalmente en el sabor, la viscosidad,
la estructura y el color. Es decir, las propiedades de los alimentos tanto
naturales como procesados, dependen del tipo de hidratos de carbono que
contengan y de las reacciones en que estos intervengan.
Su clasificación se define de acuerdo a su estructura química, que se basa
en el tamaño de la molécula o en el número de átomos de carbono que
contiene, según la cual, los hidratos de carbono pueden ser monosacáridos,
oligosacáridos y polisacáridos (Eyzaguirre Jaime, 1974).
De acuerdo con Charley Helen (1991), los monosacáridos tienen entre tres y
ocho átomos de carbono, pero los más comunes poseen entre 5 y 6. La
cadena de átomos de carbono es siempre recta, nunca ramificada.
Únicamente un átomo de carbono forma el grupo carbonilo, los otros
contienen un grupo hidroxilo cada uno. El grupo carbonilo le confiere las
propiedades reductoras a los monosacáridos y otros azúcares.
4
Según Eyzaguirre Jaime (1974), los monosacáridos son los que no pueden
ser hidrolizados en otros azúcares más simples como los de tres átomos
llamados triosas, o los de cuatro, cinco o seis que son llamados: tetrosas,
pentosas y hexosas, respectivamente.
De acuerdo con Badui Salvador (2004), las hexosas son las de mayor
importancia dentro de estos azúcares simples, y, en especial, la glucosa o
dextrosa con fórmula C6H12O6, ya que esta es la parte fundamental para
formar a los disacáridos y polisacáridos. De las cetohexosas, la más
importante es la llamada fructosa, levulosa o azúcar de fruta, esta aparece
como azúcar libre en frutas y en la miel, al combinarse con glucosa
constituye el disacárido sacarosa (C12H22O11).
De acuerdo con Charley Helen (1991), la unión del grupo reductor de un
monosacárido a un grupo hidroxilo genera la formación de un disacárido.
Nuevas uniones de este tipo generarían: trisacáridos, tetrasacáridos,
oligosacáridos y finalmente polisacáridos. La hidrólisis de los disacáridos se
da en dos monosacáridos. Entre los más importantes se encuentran: la
maltosa, lactosa y sacarosa. La sacarosa que es la más común no es un
azúcar reductor, está compuesta por una unidad de glucosa y una de
fructosa, al enlazarse el grupo aldehído de la glucosa se une al grupo cetona
de la fructosa.
Según Coultate T. (2007), los dos azúcares más importantes de los
alimentos son la lactosa y la sacarosa. La lactosa (un 5% aproximadamente
p/v en la leche de vaca) es el azúcar de la leche y, por supuesto, es un
azúcar reductor. La sacarosa es el azúcar de cocina o azúcar comercial. La
sacarosa que compramos como azúcar en el mercado procede de la caña
de azúcar o de la remolacha azucarera, pero la sacarosa abunda de la
mayor parte de los vegetales, especialmente en las frutas.
5
Según Charley Helen (1991), comenta que los polisacáridos se pueden
hidrolizar de moléculas de monosacáridos. Entre los más importantes están
los almidones y la celulosa. Al unir muchas unidades de glucosa se forma un
polímero llamado almidón. Es el principal elemento de reserva que tienen las
plantas, lo almacenan en forma de gránulos, en las semillas, frutas,
tubérculos o raíces. El glucógeno de forma similar, actúa como el
carbohidrato de reserva en los animales, se almacena en el hígado y en los
músculos.
2.1.1. SACAROSA
En un estudio sobre la Producción de Dextrán como derivado de la sacarosa
realizado en la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de San
Carlos de Guatemala, se indica que la sacarosa es menos abundante en las
regiones que se encuentran en crecimiento activo, especialmente las
porciones blandas del extremo del tallo y las hojas enrolladas (Echeverría
Emmet, 2011).
Según Potter N. (1999), para formar la sacarosa y agua se deben condensar
los azúcares monosacáridos, glucosa y fructosa. La fórmula empírica de la
sacarosa es: C12H22O11 y su peso molecular es de 342.3. La sacarosa posee
cristales denominados monoclínicos con densidad de 1.588; una solución al
26% (p/p) tiene una densidad de 1.18175 a 20 ºC.
De acuerdo con Christein H. (1986), el punto de fusión de la sacarosa es de
188 ºC y se descompone al fundirse. El índice de refracción es de 1.3740
para una solución de 26% (p/p). La sacarosa es soluble tanto en agua como
en etanol; pero también es ligeramente soluble en metanol e insoluble en
éter o cloroformo.
De acuerdo con Echeverría Emmet, (2011) a pesar de que la sacarosa es
dextrógira, y esta característica se utiliza para medir la cantidad de sacarosa
6
en solución, la rotación específica del azúcar invertido es [α]D 20-39.7
debido a que la actividad levógira de la fructosa es mayor que la actividad
dextrógira de la glucosa.
Según Christein H. (1986), la sacarosa al momento de hidrolizarse, produce
glucosa y fructosa en cantidades iguales o equimolares, a partir de este
momento toma el nombre de azúcar invertida. Sin embargo, estos azúcares
no se presentan siempre en cantidades iguales en sus fuentes.
Figura 1. Estructura de la Sacarosa
(Coultate, 2007)
2.1.2. GLUCOSA
Astiasarán et al. (2003) concluyeron que la glucosa o dextrosa es el azúcar
de fécula refinado y cristalizado. Su poder edulcorante es menor que el de la
sacarosa. La glucosa abunda en los almidones de maíz, fruta, maíz dulce,
jarabe de maíz, miel, patata y trigo. Debido a su rápida absorción la dextrosa
se utiliza mucho como producto energético incorporado a preparados
nutritivos y farmacológicos. Se emplea también en bebidas, dulces,
reposterías y mermeladas.
Según Potter Norman (1999), la glucosa produce, en la elaboración de
caramelo duro, el efecto de cristalinidad y ayuda a retardar el efecto de
cristalización de la sacarosa, actuando como inhibidor y retardante de las
reacciones de inversión.
7
Figura 2. Estructura de la glucosa
(Perafán, 2011)
Astiasarán et al. (2003), definen que la glucosa se oxida en las células como
fuente de energía y se almacena en el hígado como glucógeno. El peso
molecular de la glucosa es de 180,2. La fórmula empírica de la glucosa es
C6H12O6. La forma de los cristales de la glucosa es rómbica. Su punto de
fusión es a 146ºC y tienen una densidad de 1.544. El monohidrato de
glucosa produce un cristal monoclínico esfenoidal, un extremo del cual se
disuelve con mucha rapidez que el otro; se funde a 83ºC. La glucosa es
menos soluble en agua que la sacarosa. Es soluble en etanol e insoluble en
éter. Las moléculas de glucosa se condensan en diferentes maneras para
formar almidón, dextrana y celulosa.
2.2. SOLUBILIDAD DEL AZÚCAR
De acuerdo con Aguilar Noe (2006), el alto grado de solubilidad que tiene la
sacarosa es esencial al elaborar cualquier tipo de jarabe, para lo cual se
debe comenzar disolviendo los cristales gruesos y secos de azúcar
granulada en agua. Es recomendable utilizar un exceso de agua para
asegurar una completa solución. La sacarosa es altamente soluble en el
agua, más que en la glucosa, aunque menos que la fructosa. La lactosa es
el menos soluble de los azúcares comunes. La solubilidad de cualquier
azúcar en el agua aumenta con un incremento en la temperatura.
8
De acuerdo con Charley Helen (1991), a 20°C (68°F), un 67 % de la solución
de la sacarosa está saturada; a 115°C, la concentración de sacarosa en una
solución saturada es de 87 porciento. También se muestra la solubilidad de
la fructosa a dos temperaturas, y el cloruro de sólido a tres temperaturas.
La Tabla 1 muestra la solubilidad de la sacarosa en el agua a diferentes
temperaturas. Cuando la cantidad de sacarosa específica en la tabla se
disuelve en 100 g de agua a una temperatura determinada, se desarrolla una
solución saturada.
Según Charley Helen (1991), la solubilidad es una característica innata de
los grupos hidroxilo de las moléculas de azúcar. Si se eleva la temperatura
se produce poca diferencia en la solubilidad del cloruro de sodio donde hay
enlaces iónicos, pero existe una marcada diferencia en la solubilidad del
azúcar donde se encuentran puentes de hidrógeno.
Tabla 1. Relación de la Temperatura con la Sacarosa, Fructosa y Cloruro de
Sodio
Temperatura
(°C)
Sacarosa
(gramos)
Fructosa
(gramos)
Cloruro de sodio
(gramos)
0
10
20
30
40
50
100
115
179.2
190.5
203.9
219.5
238.1
260.4
287.2
669
374.0
538.0
35.6
36.0
37.8
(Charley, 1991)
9
La alta solubilidad de la sacarosa en el agua es una ventaja en la
elaboración de dulces, pero una desventaja cuando el dulce absorbe
humedad de la atmósfera ya que se hace pegajoso o suave. Es más
probable que los dulces con una alta proporción de fructosa capten la
humedad. Una diferencia de uno por ciento de humedad relativa cuando se
elabora un dulce puede alterar la consistencia del preparado una vez
terminado (Charley Helen, 1991).
2.3. EFECTO DE LA SACAROSA SOBRE EL PUNTO DE
EBULLICIÓN DEL AGUA
De acuerdo con Charley Helen (1991), una sustancia que se disuelve en el
agua como el azúcar, eleva el punto de ebullición. Cada mol de sacarosa
(342g) disuelto en un litro de agua eleva el punto de ebullición en 0,52°C
Una mol de sal (58g) por litro de agua eleva el punto de ebullición en lo
doble, o sea 1,04°C, debido a que cada molécula de sal se ioniza para dar
lugar a unión sodio y un ion cloruro.
En base a un análisis de Potter desarrollado en 1999, se puede concluir que
el punto de ebullición de un jarabe de sacarosa es un índice de su
concentración. Uno puede medir indirectamente la concentración de azúcar
en un jarabe midiendo la temperatura en la cual hierve el jarabe. Por este
medio es posible determinar cuando un jarabe de azúcar ha alcanzado la
concentración deseada. Se deben considerar las variaciones de la presión
barométrica, de la presencia de otros azúcares y de la altitud.
La tabla 2 proporciona los puntos de ebullición para soluciones de sacarosa
a diferentes concentraciones. Nótese la elevación en el punto de ebullición
luego de que la concentración de sacarosa en el jarabe alcanza el 80
porciento.
10
Tabla 2. Puntos de Ebullición para soluciones de sacarosa a diferente
concentración
Sacarosa
(porciento)
Punto de ebullición
(°C)
0
10
20
40
60
80
85
90.8
100
100
100.4
100.6
101.5
103.0
112
114 (punto de bola suave para los dulces)
130
160 (azúcar fundida)
(Charley, 1991)
2.4. FUSIÓN Y PUNTO DE CARAMELO DEL AZÚCAR
Figura 3. Jarabe de Azúcar y Agua que ha sobrepasado los 350°F
(Sánchez, 2011)
11
Según Charley Helen (1991), a medida que el agua de una solución se
evapora y la concentración de sacarosa aumenta, la temperatura del jarabe
se eleva y continuará haciéndolo hasta que toda el agua se haya evaporado.
Cuando esto sucede, el líquido que aparece es azúcar fundida. El punto de
fusión del azúcar es de 160°C (320°F). Los cristales de azúcar pueden
fundirse colocando azúcar seca en un recipiente de calor de fuego lento y
agitando para que el azúcar del fondo no se sobrecaliente antes que el resto
tenga la oportunidad de alcanzar su punto fusión. El azúcar fundida, una vez
que se ha retirado de la fuente de calor y se ha dejado reposar, se
sobreenfría. Se convierte en un sólido claro vidrioso y quebradizo no
cristalino.
La descomposición de la sacarosa por el calor produce un aumento en una
mezcla compleja de aldehídos y cetonas en las cuales los constituyentes
principales son el 5-hidroximetilfurfural y furfural. Los productos de la pirolisis
de la sacarosa incluyen, además, un grupo de cresoles. Cuando se añade el
bicarbonato de sodio al azúcar caramelizado, el calor más los ácidos
presentes, liberan bióxido de carbono, cuyas burbujas inflan la masa
derretida. Cuando se enfría queda porosa y quebradiza (Charley Helen,
1991).
Cuando un jarabe de sacarosa y agua se han calentado hasta el punto de
crujiente suave (por el sonido que el jarabe caliente hace cuando se coloca
una pequeña cantidad de él en agua fría), lleva un color ámbar pálido. Esto
no se debe al punto de caramelo sino a la liberación de furfural del azúcar
por la alta temperatura seguida por la formación de polímeros que tiñen el
jarabe (Charley Helen, 1991).
12
2.5. JARABE
El almíbar es una solución de agua y azúcar, que se obtiene a distintas
densidades. Al cocer esta solución se va adquiriendo una graduación
diferente. La densidad del almíbar se debe medir teniendo a 20°C al jarabe,
de lo contrario se arrojará resultados imprecisos. El jarabe se gradúa en
grados Baumé, esto se lo puede lograr a partir de los datos obtenidos del
brixómetro o realizando una prueba sensorial. La comprobación de sólidos
solubles da mayor calidad a los preparados obtenidos (Marchense
Pasqualino, 2011).
2.5.1. PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LAS PROPIEDADES
FÍSICOQUÍMICAS DE UN JARABE
Formoso (1999) describe el siguiente procedimiento:
En un recipiente de acero inoxidable colocar en relación 1Kg: 1L el
azúcar y el agua. (1 Kg de azúcar y 1 litro de agua).
Remover hasta obtener una solución homogénea
Al tener la solución homogénea se debe medir datos de densidad,
sólidos solubles y T ºC.
Vaciar el contenido en una olla de acero inoxidable y llevar al fuego
Alcanzar el punto de ebullición
Registrar la temperatura y grados brix y obtener muestras para
determinar densidad (°Bé)
Registrar estos datos cada dos minutos.
Evitar con un lienzo húmedo que se formen cristales en los bordes de
la olla y en los utensilios que se usan, para evitar que los cristales
vuelvan al jarabe y lo estropeen.
Grafique los grados Beaumé vs Temperatura o Grados Brix vs T.
Determine las ecuaciones de calentamiento de los jarabes.
13
2.5.2. GRADOS BEAUMÉ
Peynaud y Blouin (2004) aseguran que los grados Beaumé son definidos
como una escala que mide la densidad de un concentrado como lo es la
solución agua- azúcar. Además, consideran que un grado Baumé equivale a
17 gramos de azúcar por litro de solución. Con esta relación podemos
obtener el peso del azúcar de un litro de jarabe, multiplicando el número de
grados del almíbar por 25. Para obtener los grados Bé de un producto se
utiliza el densímetro o comúnmente llamado Pesajarabes. Lo que se logra es
identificar las cantidades de azúcar presentes en cierto producto.
Según Marchese Pasqualino (2011), para determinar el rango de los
almíbares, se lo debe fijar al jarabe entre 10º a 33ºC. Por lo que una muestra
que tenga 33° de temperatura sería definida como aséptica.
De acuerdo con Marchese Pasqualino (2011), para fijar una constante en el
almíbar del volumen que ocupan en el agua, se debe saber que un gramo de
azúcar ocupa 0,06 centilitros en el agua, y a esta constante se la debe
multiplicar por el número de gramos de azúcar.
2.5.3. GRADOS BRIX
Los grados Brix representan el porcentaje de sólidos solubles totales en una
determinada solución. Es un representante de la unidad de azúcar contenido
en una solución acuosa (Nielsen Suzanne, 2009).
En un artículo publicado por la Asociación de Cerveceros Artesanales de la
República de Argentina (2006), se indica que un grado Brix corresponde a
un gramo de sacarosa u otros solutos en 100 gramos de solución y por tanto
representa la fuerza de la solución como un porcentaje en peso.
En otras palabras si poseemos un jarabe únicamente con agua y azúcar que
posee 10°Brix, significa que ese jarabe contiene 10g de azúcar y 90 g de
agua.
14
2.5.4. RELACIÓN ENTRE GRADOS BRIX Y BEAUMÉ
A partir de la tabla que relaciona °Brix y °Beaumé desarrollada por la
Asociación de técnicos azucareros de México (Anexo 1), se logra concluir
que existe una relación para obtener la densidad (°Bé) a partir del porcentaje
de sólidos solubles [1].
°𝐵é × 1.8 = °𝐵𝑟𝑖𝑥 [1]
Donde: °Bé= Grados Beaumé °Brix= Porcentaje de Sólidos Solubles
2.5.5. ACTIVIDAD DE AGUA (Aw)
La actividad acuosa o Aw se define como la relación que existe entre la
presión de vapor del alimento en relación con la presión de vapor del agua
pura a la misma temperatura. La actividad acuosa es una variable
estrechamente ligada a la humedad del alimento, que para fines de
microbiología se estudia actualmente como uno de los factores importantes
del desarrollo microbiano. Según este autor, la actividad acuosa se define
como el cociente que existe entre la presión de vapor del alimento y la
presión de vapor del agua a la misma temperatura (Curiel José, 2011).
𝐴𝑤 =𝑃
𝑃𝑜 [2]
Donde: Aw= Actividad de Agua P= Presión de Vapor del alimento Po= Presión de Vapor del Agua
15
La actividad acuosa se puede expresar como la Humedad Relativa de
Equilibrio (HRE) cuando se la divide para 100:
𝐴𝑤 = 𝐻𝑅𝐸
100 [3]
Donde: Aw = Actividad de Agua HRE = Humedad relativa de equilibrio.
2.5.6. HUMEDAD RELATIVA DE EQUILIBRIO EN LOS JARABES
Según Curiel José (2011), la humedad relativa de equilibrio es la humedad a
la cual se igualan: la humedad del alimento con la humedad del aire
ambiente.
𝐻𝑅𝐸 =𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 [4]
Donde: HRE= Humedad relativa de equilibrio. Pagua= Presión de Vapor de agua Paire= Presión de Vapor del aire
La evaluación de la Humedad relativa de equilibrio es de primordial
importancia para la formulación de productos de confitería, ya que a través
de ella se puede predecir el comportamiento del producto elaborado y su
vida útil. Cuando un caramelo tiene una humedad relativa de equilibrio
superior a la humedad relativa del aire ambiente, el producto tiende a ceder
su humedad y después a cristalizarse. Por lo contrario, cuando la Humedad
relativa de equilibrio es inferior a la humedad del aire ambiente, el producto
tenderá a hidratarse. (Curiel José, 2011).
16
Según Curiel (2011), a nivel del mar la humedad es elevada, lo que se
dificulta la elaboración de dulces de calidad, porque el aire está saturado. Lo
mismo sucede cuando llueve. Más aun, un proceso tecnificado debe
modificar la formulación de los productos en función de su destino o
consumo final.
La Tabla 3 presenta algunas humedades relativas recomendadas para
productos específicos si se tiene una altitud aproximada a 2200 metros
sobre el nivel del mar.
Tabla 3. Humedad Relativa en los caramelos obtenida a 2200 msnm
Tipo de Caramelo Humedad Relativa (%)
Caramelo Duro 20 a 25
Malvavisco 65 a 70
Gomitas 55 a 60
Fondant 80 a 85
(Curiel, 2011)
En la figura 4 se relacionan los puntos clásicos del dulce que se alcanzan a
diferentes temperaturas y que corresponden a niveles específicos de
humedad.
Figura 4. Actividad acuosa, estados físicos, reactividad y desarrollo microbiano en
dulces
(Curiel, 2011)
17
2.5.7. EQUIVALENTE DE DEXTROSA (ED)
García et al. (2004) concluyeron que el Equivalente de Dextrosa es el factor
que representa el poder reductor considerando a todo el carbohidrato
presente fuera de la glucosa. Es decir, el equivalente de dextrosa de un
jarabe es el contenido de glucosa, más un medio del contenido de maltosa,
y un tercio del contenido de maltotriosa, y así de todos los otros azucares
reductores.
García et al. (2004) también definieron que para la caracterización de los
productos de hidrólisis del almidón, se emplea este parámetro que define el
grado de hidrólisis. El Equivalente de Dextrosa es igual a unidades masa de
glucosa pura requeridas para reducir la misma cantidad de Reactivo de
Fechling que 100 unidades masa del hidrolizado seco.
García et al. (2004) concluyeron que a menudo se incurre en el error de
pensar que un jarabe glucosado de ED 20 contiene un 20% de glucosa, pero
de acuerdo con la definición, debe entenderse como un jarabe que presenta
un poder reductor similar al de una solución con 20% de glucosa.
2.5.8. PUNTO CRÍTICO DE CONTROL: TEMPERATURA
En la Enciclopedia Formoso (1999), se identifica que mientras la
concentración de azúcar va aumentando, la temperatura de ebullición
también sube. La temperatura superior máxima que alcance el jarabe de
azúcar representará la textura del jarabe cuando enfríe.
En el caso de obtener 113° C, se obtiene la denominada “bola suave”. Eso
significa que cuando usted deja caer una gota del jarabe en un vaso con
agua fría, formará una bola suave. (Formoso, 1999).
18
La Figura 5 muestra un termómetro de caramelo, el más óptimo para
jarabes de confites por su resistencia al calor. Es recomendable realizarle
una calibración periódica al termómetro.
Figura 5. Termómetro para caramelo (resistente a temperaturas altas)
(Gallardo, 2007)
2.5.9. COMPORTAMIENTO DE LA SACAROSA ANTE EL CALOR
Al momento de colocar el azúcar sobre el agua, los cristales tienden a
disolverse alcanzando una disolución homogénea. Sin embargo no se puede
disolver una cantidad infinita de azúcar en un volumen fijo de agua ya que se
satura la solución. El punto de saturación varía en temperaturas diferentes.
La temperatura más alta alcanzada es aquella en la que el azúcar puede
sostenerse en solución. (Potter Norman, 1999)
Figura 6. Comportamiento del jarabe al ser sometido al calor
19
Potter (1999), concluye que a temperaturas altas, la solución permanece
estable, pese a que gran cantidad del agua se evapora. Pero si en el dulce al
alcanzar la cocción y al enfriarse, hay más azúcar en la solución de lo que
es posible, se genera una solución sobresaturada de sacarosa. Este factor
es negativo en la obtención del caramelo ya que la sobresaturación es un
estado inestable. Las moléculas de azúcar se recristalizan, de este modo al
revolver o restregar los bordes del recipiente o de cualquier tipo de acciones
similares se pueden causar que el azúcar empezara a recristalizar.
2.5.10. AZÚCAR INVERTIDO
Según Badui Salvador (2006), el azúcar invertido se da cuando se mezclan
ciertos azúcares al hidrolizarse la sacarosa, química o enzimáticamente. El
nombre de inversión se refiere al cambio de poder rotatorio que se observa
durante dicha hidrólisis: la sacarosa es dextrorrotatoria (+66°), pero al
transformarse en glucosa (+52°) y en fructosa (-92°), la mezcla resultante
desarrolla un poder levorrotatorio (-20°) a lo que se le llama inversión.
De acuerdo con Badui Salvador (2006), el azúcar invertido se produce
naturalmente en la miel, ésta es razón por la cual es tan dulce; por otro lado,
en los jugos de fruta con pH ácido y que sufren algún tratamiento térmico
(como se da en los almíbares de los caramelos), también se produce un
ligero incremento de la dulzura debido a la hidrólisis de la sacarosa.
Según Badui Salvador (2006), al existir fructosa, el azúcar invertido es más
dulce que la sacarosa. Obteniendo una relación de 100-127 entre el dulzor
de la sacarosa y el azúcar invertido; por lo que si consideramos un valor
arbitrario de 100 para el poder edulcorante, el de la fructosa es de 180 y el
de la glucosa de 74; consecuentemente, el del azúcar invertido será
promedio: (180+74)/2=127; es decir, es 27% más dulce que la sacarosa.
Otra característica es que no cristaliza, por lo que se utiliza en algunos
derivados de la confitería.
20
2.5.11. RECRISTALIZACIÓN
Una forma para evitar la recristalización de sacarosa en el dulce es incluir
otra variedad de azúcar en la formulación, como la fructosa o la glucosa. Los
cristales de la sacarosa forman estructuras exactas. Si alguna de las
moléculas tiene un tamaño diferente no encaja y no forma el cristal. Para
poder ingresar otras azúcares a la mezcla se puede invertir el azúcar por
medio de un ácido. (Formoso, 1999)
Otra forma se da al agregar un monosacárido, el jarabe de maíz es un buen
ejemplo, que también se lo conoce como glucosa. Algunas recetas de
chupetes utilizan hasta un 50% jarabe de maíz; éste no permite que se
formen los cristales de azúcar que podrían estropear la textura. (Formoso,
1999)
Según Formoso (1999), es recomendable usar grasas en el dulce. La
mantequilla y otras grasas interfieren con el inicio de cristalización, Por lo
que los cristales exactos no se pueden formar, generalmente el caramelo
blando posee una gran cantidad de mantequilla, lo que le permite poseer
una textura lisa y una fácil fracturabilidad.
2.5.12. TIPOS DE JARABES EN RELACIÓN A LOS GRADOS
BEAUMÉ
Según Formoso (1999) los jarabes se pueden clasificar de la siguiente
manera:
• Jarabe cero: Se obtiene al inicio exacto de la ebullición.
• Jarabe punto primero: Se lo reconoce porque se pega en los dedos. Se lo
denomina siruposo o jarabe de almíbar corriente. En el pesajarabes se
generará un resultado entre 18 y 28Be según el tiempo de cocción.
21
• Jarabe equivalente a hebra fina (29): Al momento de introducir los dedos
índice y pulgar en agua fía, se los retira del agua y se forma
inmediatamente un hilillo de poca resistencia, rompiéndose
instantáneamente, el almíbar se llama hebra fina o floja.
• Jarabe equivalente a hebra gruesa o fuerte (30): A diferencia del
anterior se obtiene un hilo fuerte de mayor resistencia que no se rompe
fácilmente.
• Jarabe equivalente a perlita (33): Se lo reconoce cuando el jarabe
empieza a burbujear en forma de perlitas redondas, al hacer la prueba de
los dedos el hilo presenta más resistencia que en la etapa anterior a esta.
• Jarabe equivalente a gran perla (35): El jarabe al hervir con más fuerza
que las anteriores, forma burbujas gruesas que saltan del líquido. Al
hacer la prueba de los dedos el hilo no se rompe, Este almíbar lleva el
nombre de “pluma”
• Jarabe equivalente a goma blanda (37): Al realizar la prueba de los
dedos, se forma una bola blanda. Este punto es denominado de bola.
• Jarabe equivalente a goma dura o gran bola (38): Al efectuar la prueba
de los dedos se debe formar una bola con el almíbar un poco más
compacta.
• Jarabe equivalente a lámina (39): Se obtiene un poco de jarabe con los
dedos, la bola se formará manipulando el almíbar, y una vez formada se
morderá, la bola se pega a los dientes y ofrecer cierta resistencia. A este
punto se denomina A este punto se lo denomina “escarchado”.
22
• Jarabe equivalente a lámina quebradiza, punto de caramelo (40): Se
reconoce este punto, ya que al manipular, se forma una bola que se parte
en distintas secciones, no se pega a los dedos y hace un pequeño ruido
o chasquido. Si se lo coloca en una superficie lisa, se afirma y no se
pega. Al pasar los 40° se quema el caramelo
2.5.13. FASES DEL JARABE EN FUNCIÓN DE TEMPERATURA
Y PORCENTAJE DE SÓLIDOS SOLUBLES
Figura 7. Texturas del caramelo
(Sánchez, 2011)
Según Candymaking (2011), las temperaturas especificadas son para el
nivel del mar. A las altitudes mayores, substraiga 1° F de cada temperatura
listada para cada 500 pies sobre el nivel del mar. Este portal propone las
fases siguientes fases que se pueden dar en un jarabe:
La Fase del hilo 230° F-235° F. Concentración de azúcar: 80%
A esta temperatura relativamente baja, Hay gran cantidad de agua en el
jarabe, al poner en agua fría, formará un hilo líquido de jarabe que no se
mezclará con el agua. No tiene una textura de caramelo pero se lo utiliza
para verter sobre los helados.
23
Fase de la bola suave 235° F-240° F. Concentración de azúcar: 85%
Si obtenemos esta temperatura, al dejar caer el jarabe de azúcar en el
agua fría se forma una bola suave, esta bola es bastante flexible y al
retirarla del agua podrá formar una bola suave después de unos momentos
en su mano. Los ejemplos de confites que usan este tipo de bola son: el
dulce de chocolate, pralinés.
Fase de la bola maleable o semidura 245° F-250° F. Concentración
de azúcar: 87%
Al colocar el jarabe a esta temperatura en agua fría se obtiene una bola
firme semidura.
Fase de la bola dura 250° F-265° F. Concentración de azúcar: 92%
En esta fase, el jarabe formará los hilos espesos, "viscosos" cuando gotea
de la cuchara; la concentración de azúcar es ahora bastante alta significa
que cada vez hay menos humedad en el jarabe de azúcar; al dejar caer en
el agua fría un poco de este jarabe formará una bola dura; si usted saca la
bola del agua, la bola será dura, pero todavía puede cambiar su forma
aplastándolo.
Figura 8. Prueba manual de la fase de bola dura
(Morales, 2007)
24
Fase de lámina no quebradiza suave 270° F-290° F. Concentración
de azúcar: 95%
Cuando el jarabe alcanzó la fase de lámina suave no quebradiza, las
burbujas en la superficie del jarabe se pondrán más pequeñas, más
espesas, y más íntimamente juntas. En esta fase, el volumen de humedad
está bajo; cuando usted deja caer una porción de este jarabe en el agua
fría, solidificará en hilos que, y cuando se retiren del agua, serán flexibles
y no quebradizos; pues ellos doblarán ligeramente antes de romperse. Con
la fase de lámina no quebradiza se elabora toffes de sal y caramelos de
mantequilla.
Fase de lámina quebradiza dura 300° F-310° F. Concentración de
azúcar : 99%
La fase de lámina quebradiza dura probablemente es la temperatura más
alta que se ha visto especificado en una receta de caramelos; a estas
temperaturas, casi no hay agua en el jarabe; la gota del jarbe en el agua
fría y formará hilos duros, quebradizos que rompen cuando se doblan.
Figura 9. Prueba manual de la fase de lámina quebradiza
(Morales, 2007)
25
Azúcar caramelizado
Si usted calienta un jarabe de azúcar superior a las temperaturas que
cualquiera de las fases del dulce, usted estará camino a crear el azúcar
caramelizado líquido castaño que se suma a muchos postres.
Fase de líquido claro 320° F. Concentración de azúcar: 100%
A esta temperatura toda el agua ha hervido lejos. El azúcar restante es el
ámbar líquido y ligero en el color.
La Fase de líquido – castaño 338° F. Concentración de azúcar:
100%
Ahora el azúcar licuado se pone castaño cambiando de color al de
caramelización. El azúcar está empezando a estropearse y formar muchos
compuestos complejos que contribuyen a un sabor más rico.
Se usa el azúcar caramelizado para las decoraciones del postre y también
puede usarse para dar un dulce que cubre a las nueces.
La Fase de azúcar quemado 350° F. Concentración de azúcar :
100%
El azúcar empieza a quemar y desarrolla un sabor amargo, quemado.
Por otro lado Según Hayes (1987), las temperaturas que corresponden a
cada tipo de hebra de jarabe son presentadas en la tabla 4
26
Tabla 4. Grados tradicionales observables durante el calentamiento de los
jarabes
(Hayes, 1987)
2.6. CONDICIONES CLIMÁTICAS- CLIMA
Según Álvarez Génesis (2008), el clima es el estado medio de los
fenómenos meteorológicos durante un largo espacio de tiempo, determinado
por los factores y elementos climáticos e influjos cósmicos. Dicho de otra
manera, es la condición atmosférica que en un tiempo definido tiene una
determinada región.
27
2.6.1. ELEMENTOS DEL CLIMA
En el mismo estudio denominado: El clima de Venezuela (2008), se
identifican los siguientes elementos del clima:
Temperatura: factor atmosférico representado por una magnitud
escalar que se toma directamente del medio ambiente y representa la
cantidad de energía interna de un sistema.
Precipitación: es el término utilizado para definir las formas de agua
en estado líquido o sólido que caen directamente sobre la superficie
terrestre o de otro planeta.
Humedad atmosférica: es la cantidad de vapor de agua existente en
el aire. Es directamente proporcional a la temperatura de la región, de
forma que resulta mucho más elevada en las masas de aire caliente
que en las de aire frío.
Presión Atmosférica: representa el peso del aire sobre la superficie
terrestre. La media del peso de la atmósfera es de 1013 milibares (o
hectopascales) al nivel del mar, esto significa que aproximadamente
representa un kilogramo por centímetro cuadrado.
Las masas de agua: Cuando estas masas de agua están cerca a
una región elevan la temperatura o a su vez si no hay presencia de
estos fenómenos la baja, esto se da por ser menos compactas que la
tierra, generando que la irradiación de calor sea más lenta y
mantenga el calor por más tiempo.
Las corrientes marinas: A diferencia del anterior fenómeno, las
corrientes marinas desplaza el calor con ellas. Los vientos que se
encuentran presentes en el fenómeno también aportan en el cambio
de temperatura producto de la transferencia de calor que existe en
ellas.
28
2.6.2. FACTORES QUE MODIFICAN EL CLIMA
Otro punto importante detallado en el estudio realizado por Álvarez Génesis
(2008), son los factores que pueden modificar el clima de una determinada
región, estos son:
Latitud: A medida de que la latitud aumente, las condiciones
climáticas cambian, esto se debe a que la cantidad de radiación solar
disminuye. Esta reacción del clima genera las estaciones climáticas.
En el Ecuador no tiene mayor importancia porque nos encontramos
en plena zona intertropical (0º) y generalmente las estaciones no son
diferenciadas y el clima es variable para todo el año.
Altitud: Es un factor imprescindible a la hora de identificar las
variaciones del clima. A medida que aumenta la altura de un lugar, es
decir, los metros sobre el nivel del mar, la temperatura se hace más
fría. Por eso podemos sentir en la región costa del país un gran calor
mientras que en las alturas de los andes la temperatura es muy baja.
Por lo que se confirma el enunciado: "A mayor altura menor
temperatura"
2.6.3. ALTITUD DE LA PLANTA PILOTO DE ALIMENTOS UTE
La Planta de Alimentos UTE, se encuentra en una zona de gran altitud de
Quito, por lo que existe una variación considerable entre la temperatura
aplicada en un lugar a nivel del mar y la que se debe utilizar en la Planta.
Esta diferencia es de 19,3 °F. Para lo cual es muy importante calcular las
nuevas temperaturas, ya que si se usa las relacionadas a nivel del mar, los
caramelos sobrepasan su punto óptimo de caramelización y se queman.
Según Candymaking (2011), se define que para obtener la temperatura real
a la que los caramelos deben ser sometidos, se debe conocer la altitud del
lugar donde se realiza el caramelo.
29
Figura 10. Fotografía satelital de la Universidad Tecnológica Equinoccial con
coordenadas y latitud msnm
(Google Earth, 2011)
Según Charley Helen (1999), existe una relación entre los puntos de
ebullición del agua y las altitudes en donde se sometió a ebullición. Este
cálculo indica que por cada 500 pies de altura se debe restar 1°F.
2.7. PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES
2.7.1. PRESIÓN DE VAPOR
Según Rosemberg, y Epstein (1992) definen que las presiones de vapor de
todos los solutos no volátiles en un disolvente son menores que las del
disolvente puro. Si se preparan soluciones de diferentes solutos en un
disolvente dado agregando números iguales de moléculas de soluto a una
cantidad fija de disolvente, como se hace el preparar soluciones de la misma
molalidad, se encuentra que el descenso de la presión de vapor es el mismo
en todas las soluciones diluidas de no electrolitos no volátiles
30
2.7.2. LEY DE RAOULT
Jerome et al. (2009) concluyeron que La ley de Raoult establece que en
soluciones diluidas de no electrolitos no volátiles el descenso de la presión
de vapor es proporcional a la fracción molar del soluto, o la presión de vapor
de la solución es proporcional a la fracción molar del disolvente.
𝑃𝑣𝑑 = 𝑃𝑣𝑑𝑝 × (𝑓𝑚𝑑) 5
Donde: Pvd= Presión de Vapor del disolvente Pvdp= Presión de Vapor del disolvente puro Fmd= Fracción molar del disolvente
Rosemberg et al. (1992) identifican que en la segunda forma, la presión de
vapor de la solución se ha identificado con la presión de vapor del disolvente
sobre la solución, puesto que se supone que el soluto es no volátil. En los
sistemas de líquidos que se mezclan entre sí en todas proporciones para
formar soluciones ideales, la Ley de Raoult, en la forma de la segunda
ecuación anterior, se aplica a la presión parcial de cada componente por
separado.
𝑃𝑝𝑐𝑠 = 𝑃𝑣𝑐 𝑥 (𝐹𝑚𝑐) 6
Donde: Ppcs=Presión Parciál de cualquier componente de la solución Pvc= Presión de vapor de ese componente puro Fmc= Fracción Molar del Componente 2.7.3. ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN. ∆Tb
Según Burns Ralph (2003), el punto de ebullición de un líquido es la
temperatura a la cual su presión de vapor iguala la presión atmosférica. Esto
se debe a que la presión atmosférica varía con la altitud y las condiciones
meteorológicas. Los puntos de ebullición de los líquidos también son
variables.
31
La temperatura a la cual se hierve una solución es más alta que la del
disolvente puro si el soluto es relativamente no volátil. En soluciones
diluidas, la elevación del punto de ebullición es directamente proporcional al
número de moléculas de soluto (o moles) en una masa dada de disolventes.
(Rosemberg et al. 1992)
Durante la ebullición, la vaporización se lleva a cabo en la superficie y en la
masa del líquido donde se forman burbujas de vapor que suben a la
superficie. Por lo tanto para cocer un alimento en este caso el jarabe de
caramelos, es necesario suministrar al balance una cierta cantidad de
energía. (Burns Ralph, 2003)
Según Burns Ralph (2003), si se tiene una presión reducida el agua hierve a
una temperatura más baja y posee menos energía calórica. Como dato
estándar, si la presión es de 1 atm, el agua hierve a 100°C. El punto de
ebullición aumenta cuando se incrementa la presión que se ejerce sobre el
líquido.
De nuevo se utiliza generalmente la escala de molalidad y la ecuación es:
∆𝑇𝑏 = 𝐾𝑏𝑚 = 𝑃𝑒𝑏𝑠 − 𝑃𝑒𝑏𝑑 7
Donde: ∆Tb= Elevación del punto de ebullición Kbm= Constante Molal del punto de ebullición del disolvente Pebs= Punto de Ebullición de la Solución Pebd= Punto de ebullición del disolvente
Kb se llama constante molal del punto de ebullición del disolvente. Como en
Kf, el valor numérico de Kb es una propiedad tan solo de disolvente y es
independiente de la naturaleza del soluto, dentro de los requisitos generales
de no volatilidad y no disociación en iones. (Burns Ralph, 2003)
32
2.8. CARAMELO
Al revisar definiciones de varios autores entre ellos el más importante
Formoso (1999), se ha concluido que el caramelo es un producto de
consistencia sólida o semisólida que se forma al mezclar principalmente
agua y azúcar. En su formulación pueden existir aditivos siempre y cuando
sean permitidos como: saborizantes, preservantes y sustancias que mejoren
la textura del producto. Sirve para realizar una gran variedad de confites
dependiendo del punto en que se encuentre. Para cada tipo de caramelo el
jarabe debe alcanzar un punto crítico de calentamiento. También, si se
alcanza el estado liquido viscoso se puede emplear como revestimiento de
moldes en los que se van a elaborar postres. Para aromatizar cremas
pasteleras, helados, pasteles, y como recurso para eliminar sabores
amargos.
2.8.1. DEFINICIÓN DE NORMA INEN
Caramelos: Son productos de consistencia sólida o semisólida que se
obtienen del cocimiento de un almíbar de azúcares y agua, y que pueden
contener o no otras sustancias y aditivos alimenticios permitidos.
2.8.2. CLASIFICACIÓN POR SU FORMA
Formoso (1999), considera que los caramelos duros pueden llegar a tener su
más común estructura que es la cristalina dependiendo de que el azúcar de
donde parte sea un cristal pero también puede obtener estructuras amorfas
o no cristalinas. Los caramelos con estructuras amorfas pueden llegar a
formarse por una disminución de temperatura por debajo del punto de fusión
y sometiendo al producto a una evaporación del agua contenida en el
mismo.
33
2.8.3. FUNCIÓN DE MATERIAS PRIMAS EN LA ELABORACIÓN
DE CARAMELOS.
Según Formoso (1999), cada materia prima tiene una función en la
realización de caramelo duro:
AZUCAR DE CAÑA: Se usa el azúcar de tipo refinado, también es
posible utilizar azúcar morena siempre y cuanto se utilice un
blanqueador.
Los productos de confitería están elaborados a partir de azúcar, la
cual puede presentarse en diferentes estados: cauchoso, vítreo o
cristalino. Generalmente se usa azúcar cristalina.
Se utilizo para todos los experimentos azúcar blanca granulada, la
que según el estudio “Determinación de la Temperatura Vítreo de
Transición en Caramelos Duros”, realizado en la Escuela Politécnica
del Litoral debe cumplir con los requerimientos Físico químicos
mostrados en la tabla 5.
Tabla 5. Índices Físico- Químicos del Azúcar de Caña
ANÁLISIS RESULTADO
Polarización 99,75 ° S
Humedad 0,03%
Color 180,02 UMA
Sólidos Solubles 53,57 PPM
Azúcares Reductores 0,04%
Tamaño de grano
TAMIZ 20 15,74
TAMIZ 25 36,2
TAMIZ 30 56,16
TAMIZ 35 76,74
TAMIZ 40 88,71
Base 100
(Cedeño, 2005)
34
GLUCOSA: Generalmente se la usa para controlar la recristalización
de los productos terminados, ya que le da una textura más
homogénea, le da transparencia y le regula el nivel de dulzura de la
mezcla.
Se encuentra de forma natural en la uva, la miel y en el maíz. El
jarabe de glucosa se logra por la hidrólisis del almidón de maíz. El
jarabe de glucosa tiene algunas funcionalidades en el caramelo: se
reemplaza de un 20 a un 30 % de sacarosa con la finalidad de
mejorar la consistencia, obtener la textura óptima del producto final, y
evitar la cristalización. Además, es más económico que la sacarosa.
En la realización del toffee, el jarabe de maíz o glucosa aporta una
característica anti cristalizante. El jarabe de maíz tiene cadenas largas
de moléculas de glucosa que no permiten a las moléculas de
sacarosa cristalizar el jarabe del toffee.
La glucosa permitida para utilizarla en caramelos debe poseer las
especificaciones Físico químicas expuestas en la Tabla 6.
Tabla 6. Especificaciones Físico- Químicas de la Glucosa utilizada
Especificación Resultado
Color y Transparencia: Glucosa Des ionizada.
Dextrosa Equivalente: “DE” 37 - 44
Tipo de Hidrólisis
Obtenida por hidrólisis ácida o enzimática de una
materia amilácea.
Aspecto: Viscoso, Incoloro.
Poder edulcorante: 0,5 (la mitad que la
sacarosa)
Punto de fusión: 100-110°C.
(Hoja Técnica de Glucosa de la Casa del Químico, 2011)
AGUA: La cantidad de agua no debe ser excesiva ya que se dará un
excesivo cocimiento, ni escasa ya que se puede generar la formación
de “Núcleos” o “Semillas” de sacarosa que se traducen en
cristalización incipiente que afecta la estabilidad de los productos de
35
Confitería. Se podría generalizar el porcentaje de agua para
caramelos entre un 20 y un 25% del peso del azúcar. Por lo que la
concentración de sólidos que se obtenga sea de un 75% a 80% de
sólidos.
ACIDULANTES: Estos aditivos son utilizados con la finalidad de
alargar la vida útil del producto y hacer más notorios ciertos sabores.
Los ácidos más utilizados son: el Ácido Cítrico, Málico, Tartárico y
Láctico
COLORANTES Y SABORIZANTES: Son muy importantes ya que
son los que generan las tendencias y modas en el consumo. Los
colorantes se agregan en solución, preferentemente en dilución con
glicerina o propilenglicol. También existen colorantes ya listos para
adicionarlos directamente al caramelo. Por otro lado los saborizantes
se adicionan al momento que el jarabe sale del fuego, posteriormente
al cocimiento, con la finalidad de evitar su alteración o pérdida de
sabor por efecto de la temperatura.
BLANQUEADOR DEL AZÚCAR: En el caso de que el azúcar se
utilice sea morena, se puede añadir blanqueador. Este producto no
solo blanquea el jarabe, sino también colabora en que el caramelo se
mantenga seco.
MANTEQUILLA: En la composición del toffee, la mantequilla también
actúa como un agente que no permite la cristalización del jarabe. Sus
proteínas son las que impiden la cristalización
CREMA DE LECHE: Es una sustancia emulsionada de consistencia
grasa y tonalidad blanquecina que se obtiene de la leche. Lo que
permite en el proceso del toffee es generar una inestabilidad a la
cristalización y lo más importante es darle una textura suave y un gran
sabor.
36
2.9. CARAMELO DURO
Según Formoso (1999) y reuniendo concepto de otros autores, el caramelo
duro es aquel producto que se logra a partir de una masa evaporada de
azúcar cristalizada y glucosa a la cual se la evapora hasta obtener una alta
concentración de sacarosa, se la moldea y enfría. De este modo toma la
textura dura y poco viscosa. Adicionalmente al caramelo duro se añade
productos como: ácido cítrico, colorante, saborizante y en algunos casos
rellenos a base de frutas y licores. La humedad residual de los caramelos
duros es de máximo 3% y la óptima entre 2.5 - 3.0 %. Si se logra valores
mayores de humedad se genera alteraciones en la vida útil del producto.
Figura 11. Caramelo Duro
(Blogsfarm, 2011)
2.9.1. CARACTERÍSTICAS
Según Formoso (1999), existen recomendaciones técnicas para obtener un
caramelo duro de calidad:
• Se debe procurar usar el menor tiempo posible en la cocción con la
finalidad de obtener caramelos blancos, secos y firmes. Para esto se
debe aumentar la llama.
• La forma de comprobar sensorialmente que el caramelo ha llegado a
su punto óptimo es tomando muestras del jarabe con un pequeño
utensilio, esperar que enfríe y llevar a la boca. Si el caramelo no se
pega a los dientes, la cocción puede terminar.
37
2.9.2. DEFINICIÓN DE NORMA INEN
Caramelos Duros: Son productos elaborados a base de azúcar en forma de
almíbar, que obtienen una consistencia sólida y quebradiza al enfriarse
2.9.3. REQUISITOS ESPECÍFICOS
La mayoría de los requerimientos específicos se han definido en base a la
norma INEN para productos de confitería, las temperaturas de calentamiento
se han obtenido del portal especializado en caramelos (Candymaking, 2011).
Los niveles de sacarosa del caramelo duro alcanzan el 90 - 92 %
máximo, si se obtiene valores mayores no será posible manipular al
caramelo ni someterlo a etapas posteriores como relleno y moldeo.
El almíbar debe alcanzar la fase de bola dura que se encuentra en
las temperaturas (250 y 265) °F a nivel del mar. Para la altitud de la
Planta Piloto de Alimentos el rango de temperatura en grados
centígrados será: (110- 119) ° C.
La densidad que generalmente se obtiene con la formulación de la
planta es de 38 ° Baumé.
La humedad residual de los caramelos duros es de máx. 2.5 - 3.0 %,
y valores mayores en esta alteran la vida de anaquel de estos
productos.
2.9.4. REQUISITOS TÉCNICOS
Tabla 7. Requisitos Técnicos Obligatorios para Caramelo Duro
Requisito Contenido
Máximo Método de
Ensayo
Humedad, % 3.0 NTE INEN 265
Sacarosa, % 90.0
Azúcares Reductores Totales, % 23.0 NTE INEN 266
Dióxido de Azufre, mg/kg 15.0 NTE INEN 274 (INEN, 2011)
38
2.9.5. CARACTERÍSTICAS DE LA SACAROSA PARA CARAMELO
DURO
Según Charley Helen (1991), el caramelo duro requiere del uso de la
sacarosa en gran porcentaje, ya que la solución es una solución saturada de
azúcar. Aportando en el caramelo el cuerpo y dureza característicos de este
tipo de productos, además del nivel de dulzura. Se debe usar el azúcar
refinado para optimizar la transparencia del producto.
Las características del caramelo que dependen directamente del azúcar son
las siguientes:
Color y transparencia
Ph y acidez
Contenido de impurezas
Cenizas y proteína
Presencia de azúcar invertido
2.9.6. TEMPERATURA VÍTREO DE TRANSICIÓN
Según Cedeño M. y Cornejo F. (2005), los caramelos duros generalmente
son productos estables por tener un bajo contenido de agua (w). Es
importante obtener un producto poco higroscópico, ya que de no darse esta
condición, se lograría un caramelo muy poco estable y pegajoso.
En un estudio acerca de la determinación de la temperatura vítreo de
transición en caramelos duros, identificamos que el estado de los caramelos
duros es el llamado vítreo, pero, si alguno de los procesos como:
temperatura o contenido de humedad en el producto varían, esto causaría
alcanzar el estado cauchoso, es decir habría una transición de fases
provocando cambios físico-químicos importantes. (Cedeño M, 2005)
39
Según Cedeño M. (2005), la temperatura a la cual se da la transición en la
región amorfa entre el estado vítreo y el cauchoso se denomina temperatura
vítreo de transición. Esta transición es una propiedad única de la porción
amorfa de un sólido. Las estructuras amorfas poseen una temperatura vítreo
de transición baja, por lo que se encuentran en un estado estable. Por
encima de la temperatura vítreo de transición el agua se incrementara, su
viscosidad bajara y por lo tanto el producto empezara a desarrollar una
pegajosidad no característica del mismo.
2.10. CARAMELO KRAMEL
Al revisar definiciones de varios autores entre ellos el más importante
Formoso (1999), se ha concluido que el caramelo Kramel es aquel confite
que se obtiene mediante la reacción bioquímica entre el azúcar y la proteína
de la crema de leche a temperaturas altas llamada la reacción de Maillard,
es un caramelo con delicioso sabor y suave textura.
Figura 12. Caramelo con Reacción de Maillard
(Kramel, 2007)
2.10.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS
La mayoría de los requerimientos específicos se han definido en base a la
norma INEN para productos de confitería, las temperaturas de calentamiento
se han obtenido del portal especializado en caramelos (Candymaking, 2011).
40
Alcanzar la denominada fase de la bola maleable o semidura (240° F-
245°F) a nivel del mar y (108- 110 °C) a la altitud de la Planta de
Alimentos UTE.
Su color es el denominado tostado, ya que se lo obtiene en base a la
Reacción de Maillard
Obtener una concentración de 65% de Azúcar
Obtener una densidad de 35° Bé
Para comprobar que el caramelo ha alcanzado su punto óptimo de
cocción se debe colocar al jarabe en agua fría, se produce una bola
firme semidura.
2.10.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL
Alcanzar la ebullición del jarabe aproximadamente a 90°C
Obtener la temperatura del proceso a 240- 245°F
Tiempo de enfriamiento del caramelo (30 min)
2.10.3. REQUISITOS TÉCNICOS
Tabla 8. Requisitos Técnicos Obligatorios para Caramelo Kramel
Requisito
Contenido
Mínimo
Contenido
Máximo
Método de
Ensayo
Humedad, % 4.0 10.0 NTE INEN 265
Sacarosa, % - 65.0 NTE INEN 265
Azúcares Reductores Totales, % - 22.0 NTE INEN 266
Grasa Total, % 3.0 - NTE INEN 265
Dióxido de Azufre, mg/kg - 15.0 NTE INEN 274
(INEN, 2011)
41
2.10.4. REACCIÓN DE MAILLARD
De acuerdo con Saldaña Ernesto, (2011), la Reacción de Maillard es
la glucosilación no enzimática de proteínas, es decir, una modificación
proteínica que se produce por el cambio químico de los aminoácidos que las
constituyen. A esta reacción también se la puede definir como la
caramelización de los alimentos que busca dar a los mismos el color
tostado. La Reacción de Maillard se da cuando las azúcares y las proteínas
presentes en los alimentos reaccionan químicamente al someterlos a altas
temperaturas.
Según Zavala José (2009), cuando los compuestos nitrogenados
conteniendo grupos amino (--NH2) reaccionan con los azúcares reductores,
se forma toda una serie de sustancias, que si bien son incoloras por sí,
pronto se polimerizan formando compuestos de marcada coloración. El calor
y el pH elevado (por encima de 7) aceleran la reacción.
Por otro lado, Zavala José (2009), asegura que esta interesante reacción,
cuyo mecanismo no es aún totalmente conocido, ha sido la causa de graves
problemas en la tecnología alimenticia donde se hallan presentes en medio
alcalinos, proteínas, azúcares y calor.
Según Saldaña Ernesto (2011), la reacción de Maillard deriva en moléculas
cíclicas y policíclicas, en el primer caso se podría nombrar como ejemplo a la
unión de los azúcares monosacáridos a causa de la pérdida de una molécula
de agua para formar un nuevo tipo de azúcar disacárido (azúcares dobles
como podría ser la sacarosa, la maltosa, etc.), en el segundo caso serían
proteínas de bajo peso molecular que inciden en la síntesis de otras
proteínas. Algunas de estas reacciones son responsables de aportar a los
alimentos cocinados el característico sabor y aroma. (ZavalaJosé, 2009)
42
De acuerdo con Saldaña Ernesto (2011), la reacción de Maillard permite a
moléculas simples como carbohidratos y proteínas derivar a moléculas
cíclicas y policíclicas. El médico y Químico Camille Maillard, logró definir la
reacción, fue uno de los pioneros de la denominada “Gastronomía
Molecular”, esto quiere decir que se genera resultados organolépticos a
partir de reacciones químicas y físicas al momento de la cocción de los
mismos. El químico generó el pigmento marrón, de la reacción de un grupo
de aminoácidos con un grupo carbonilo de los azúcares. A parte del
carbono, hidrógeno y oxígeno, se pueden añadirse átomos de azufre o
nitrógeno esto gracias a los aminoácidos. Dándonos a entender que cada
alimento posee su propia Reacción de Maillard.
Según Zavala José (2009), también existen excepciones en esta reacción,
ya que, para que se obtenga resultados de pardeamiento, aromas y colores
con alimentos cocidos en medios como el agua, se debe realizar cocciones
prolongadas y tomar en cuenta que en ello intervienen factores como las
condiciones alcalinas, el contenido en hidratos de carbono y el contenido en
aminoácidos.
Según Saldaña Ernesto (2011), esta reacción es la responsable del color del
pan, el color tostado de las galletas, del color de la cerveza influyendo en el
proceso de malteado de los granos de cebada. El caramelo Kramel es otro
ejemplo de alimento obtenido con esta reacción, ya que en su composición
posee la proteína de la leche y obviamente los azúcares que permiten que
se realice.
Un ejemplo de compuestos que contienen grupos amino que cita Zavala
José (2009) en su estudio, son los aminoácidos o componentes simples de
las proteínas como los péptidos.
43
2.11. TOFFEE DE VAINILLA
Según Formoso (1999) y otros autores, se ha concluido que el Toffee de
vainilla es un caramelo blando cremoso que tiene como ingrediente
diferenciado la mantequilla o la leche, estos componentes le otorgan una
textura blanda y masticable. Además posee un delicioso sabor. Para obtener
las características organolépticas del toffee se debe alcanzar unos grados
menos que la fase de bola dura. Por esta razón y por la presencia de
mantequilla en la composición, se alcanza una consistencia blanda pese a
que la temperatura que se obtiene es un poco menor a la fase de bola dura.
Figura 13. Toffee de Vainilla
(Dairy, 2011)
2.11.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS
La mayoría de los requerimientos específicos se han definido en base a la
norma INEN para productos de confitería, las temperaturas de calentamiento
se han obtenido del portal especializado en caramelos (Candymaking, 2011).
El toffee de vainilla debe alcanzar la fase de bola meleable, la
temperatura de proceso que se debe obtener a nivel del mar se
encuentra entre 245°F-250° F y a la altitud de la Planta Piloto UTE se
debe alcanzar 108- 110 °C.
La humedad permitida se encuentra entre 4 a 10%.
44
La textura del toffee tiene que ser suave pero no debe desprenderse
en los dedos, debe deshacerse en los dientes y no debe pegarse.
En esta fase la concentración de azúcar alcanza un 65% de azúcar y
35° Baumé.
El color del caramelo es tostado.
El porcentaje de lactosa es de mínimo 3%.
El porcentaje de grasa total es de mínimo 3%.
El porcentaje de grasa láctea es del 2%.
El porcentaje de proteína mínimo es de 2.5%.
Para comprobar que se llegó al punto exacto, se debe llenar un vaso
de agua fría, se deja caer una pequeña cantidad de la mezcla en el
vaso, y si se endurece y formar una textura dura, entonces se ha
obtenido un caramelo de calidad.
2.11.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL
Alcanzar la ebullición del jarabe aproximadamente a 90°C.
Obtener la temperatura de proceso de 245-250°F
Tiempo de enfriamiento (30 min)
2.11.3. REQUISITOS TÉCNICOS SEGÚN LA NORMA INEN
2 217: 2000
Tabla 9. Requisitos Técnicos Obligatorios para Toffee de Vainilla
Requisito Contenido
Mínimo Contenido
Máximo Método de
Ensayo
Humedad, % 4.0 10.0 NTE INEN 265
Sacarosa, % - 65.0
Azúcares Red. Totales, % - 22.0 NTE INEN 266
Lactosa, % 3.0 -
Grasa Total, % 3.0 -
Proteína, % (% N x 6,38) 2.5 - (INEN, 2011)
45
2.12. MASMELO- MARSHMALLOWS
Al revisar definiciones de varios autores entre ellos el más importante
Formoso (1999), se ha concluido que el masmelo es un producto de
confitería que tiene como base: azúcar y goma. Generalmente se utiliza
gelatina sin sabor. Tiene un sabor muy agradable, una textura esponjosa,
muy ligero y de color blanco .Este tipo de confite tiene su acabado en un
fondo de azúcar impalpable que sirve para aislarlos y a mantenerlos
separados. Adicionalmente se le puede añadir un producto espumante para
tener mayor esponjosidad.
Figura 14. Marshmallow
(Bigoven, 2011)
2.12.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS
La mayoría de los requerimientos específicos se han definido en base a la
norma INEN para productos de confitería, las temperaturas de calentamiento
se han obtenido del portal especializado en caramelos (Candymaking, 2011).
El almíbar del masmelo debe ser de hilo fuerte, esto quiere decir que
debe alcanzar una temperatura de 103-110 ◦C a la altura de la Planta
Piloto de Alimentos UTE.
La humedad máxima permitida es de 4 a 10%
El porcentaje de azúcar debe ser de un 50%
Debe poseer un color banquecino
Debe ser masticable y no debe pegarse en los dientes
46
La forma de identificar si el jarabe está listo es tomando con una
espátula una pequeña cantidad de jarabe y tratando de escribir sobre
una superficie plana. Si se puede escribir se ha alcanzado el punto de
letra y está listo el jarabe. Otra forma es cuando al tomar un poco de
almíbar entre la yema de los dedos y, al separarlos se forma un hilo
fuerte que no se rompe.
2.12.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL
Alcanzar la ebullición del jarabe aproximadamente a 90°C.
Obtener la temperatura de proceso 103-110°C.
Tiempo de enfriamiento (30 min)
2.12.3. REQUISITOS TÉCNICOS
Tabla 10. Requisitos Técnicos Obligatorios para Masmelos
Requisito
Contenido
Mínimo
Contenido
Máximo
Humedad, % mlm 4.0 10.0
(ICONTEC, 2007)
47
2.13. GOMAS
Al revisar definiciones de varios autores entre ellos el más importante
Formoso (1999), se ha concluido que las gomiolas se obtienen de soluciones
concentradas de azúcar y a los que se incorpora un gelificante que puede
ser la grenetina o gelatina. El producto base contiene todavía entre un 20 y
un 30% de agua que se evapora durante el proceso de cocción, la masa es
dulce, pegajosa y no tiene color. Su aspecto final puede ser abrillantado o
azucarado.
Figura 15. Gomas Comestibles
(Blogsfarm, 2011)
2.13.1. REQUISITOS ESPECÍFICOS
La mayoría de los requerimientos específicos se han definido en base a la
norma INEN para productos de confitería, las temperaturas de calentamiento
se han obtenido del portal especializado en caramelos (Candymaking, 2011).
La temperatura de proceso que se debe obtener para la realización de
gomas comestibles es la denominada: Fase de Hebra y Perla, para lo
que se debe obtener una temperatura de 103 a 110°C.
La humedad máxima permitida es de 10 a 25%
El porcentaje de azúcar debe ser de un 50%
Debe poseer una textura suave, esponjosa, masticable y no se debe
pegar en los dientes
Debe tener un sabor agradable
La forma de identificar si el jarabe está listo es cuando vierte una
pequeña porción en un vaso con agua fría y la gotita del jarabe al
llegar al fondo mantiene su forma
48
2.13.2. PUNTOS CRÍTICOS DE CONTROL
Alcanzar la ebullición del jarabe aproximadamente a 90°C.
Obtener la temperatura de proceso 103-110°C.
2.13.3. REQUISITOS TÉCNICOS
Tabla 11. Requisitos Técnicos Obligatorios para Gomas
Requisito
Contenido
Máximo
Método de
Ensayo
Humedad, % 3.0 NTE INEN 265
Pérdida de peso por
rozamiento, % 10.0
Dióxido de azufre, mg/kg 15.0 NTE INEN 266
(INEN, 2011)
3. METODOLOGÍA
49
3. METODOLOGÍA
La presente investigación se llevó a cabo en la Planta Piloto de Alimentos de
la Universidad Tecnológica Equinoccial que se encuentra ubicada a 2944
msnm. La altitud fue un parámetro fundamental en esta investigación.
3.1. FORMULACIONES EXPERIMENTALES
Para la obtención experimental de las muestras de caramelo en el presente
estudio se utilizó las formulaciones aplicadas en la Planta de Alimentos UTE
(Formoso, 1999).
Tabla 12. Formulación de caramelos duros, blandos, masmelos y gomas
Materia Prima
Caramelo duro
Caramelo
blando Masmelo
Gomas (%)
F. 1 (%)
F. 2 (%)
F. 3 (%)
Kramel
(%)
Toffee
(%)
Con glucosa
(%)
Sin glucosa
(%)
Azúcar 60 60 50 35.5 40 25 64 43
Agua 20 15 30 - - 53 32 28
Glucosa 20 25 20 18 19.5 17 - 21
Crema de Leche - - - 35.5 40 - - -
Mantequilla - - - 10 - - - -
Vainilla - - - 1 0.35 1.3 2 -
Sal - - - - 0.15 0.2 0.25 -
Gelatina - - - - - 3.5 1.75 8
(Formoso, 1999)
50
3.2. DETERMINACIÓN DE RANGOS DE TEMPERATURA
DE PROCESO A 2944 m.s.n.m.
Según Formoso (1999); Charles Helen (1991), los rangos de temperaturas
de proceso para la elaboración de caramelos están determinados a nivel del
mar; por tanto; fue necesario obtener los rangos de temperatura a 2944
metros (9656.32 pies), considerando el comportamiento similar al del punto
de ebullición del agua, donde se considera que por cada 500 pies de altura
se debe disminuir aproximadamente 1 grado Fahrenheit, mediante la
relación:
𝑇() = 𝑇𝑜 −
500 6
Donde:
h= Altitud de trabajo expresada en pies
T(h)= Temperatura de proceso a la altitud de trabajo expresada en
grados Fahrenheit.
To= Temperatura de proceso a nivel del mar expresada en grados
Fahrenheit.
A partir de la temperatura obtenida mediante este cálculo se adicionó una
temperatura superior y una inferior con la finalidad de identificar cual fue la
temperatura de proceso que mejor cumple con los requerimientos de calidad
de los caramelos.
3.3. PROCEDIMIENTO DE EXPERIMENTACIÓN
Los datos experimentales se obtuvieron siguiendo los procedimientos de
elaboración de cada tipo de confites obtenidos de Formoso (1999) y
Candymaking (2011), que se encuentran detallados a continuación:
51
3.3.1. CARAMELO DURO
Homogenizar el azúcar y el agua
Colocar la mezcla en un pozuelo de aluminio
Someter a calor a la muestra hasta ebullición (aproximadamente
90°C).
Incorporar la glucosa y mezclar hasta que homogenice
(aproximadamente 90°C).
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
del caramelo duro (119, 120, 121°C).
Someter a frío.
Troquelar.
3.3.2. CARAMELO KRAMEL
Someter a calor a todos los componentes excepto la mantequilla y
la vainilla.
Añadir la mantequilla y mezclar
Someter a calor a la muestra hasta ebullición (aproximadamente
90°C).
Incorporar la glucosa y mezclar hasta que homogenice
(aproximadamente 90°C).
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
del caramelo kramel (106, 107 y 108°C).
Someter a frío (30 minutos).
Troquelar.
52
3.3.3. TOFFEE DE VAINILLA
Homogenizar el 50% de la crema de leche, la glucosa, la sal y el
azúcar.
Someter a ebullición (aproximadamente 90°C) por 10 minutos.
Incorporar el 50% de la crema de leche lentamente para que no
reduzca la temperatura de la mezcla y no deje el hervor.
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
del toffee (108,109 y 110°C).
Someter a frío.
Agregar vainilla
Troquelar.
3.3.4. MASMELOS
3.3.4.1. Masmelo sin glucosa
Homogenizar el azúcar y el agua
Colocar la mezcla en un pozuelo de aluminio
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
del masmelo (103, 105, 107°C).
Hidratar la gelatina por 5 minutos e incorporar la esencia, la sal y
el 50% del agua.
Incorporar la mezcla en la gelatina hidratada
Mezclar hasta obtener una sustancia blanquecina
Moldear y someter a frío por una hora.
Troquelar.
53
3.3.4.2. Masmelo con glucosa
Homogenizar el azúcar y el agua
Someter a ebullición (aproximadamente 90°C)
Incorporar la glucosa a la mezcla.
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
del masmelo (103, 105, 107°C).
Hidratar la gelatina por 5 minutos e incorporar la esencia, la sal y
el 50% del agua.
Incorporar la mezcla en la gelatina hidratada
Mezclar hasta obtener una sustancia blanquecina
Moldear y someter a frío por una hora.
Troquelar.
3.3.5. GOMAS COMESTIBLES
Humectar la gelatina con el 50% del agua por 30 minutos.
Homogenizar el azúcar y el 50% del agua.
Someter a ebullición (aproximadamente 90°C)
Incorporar la glucosa
Concentrar la mezcla hasta alcanzar las temperaturas de proceso
de las gomas (103, 104 y 105°C).
Incorporar la gelatina hidratada en el almíbar obtenido
Homogenizar la mezcla.
Someter a frío hasta obtener textura de goma
Troquelar
54
3.4. OBTENCIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES
3.4.1. OBTENCIÓN DE TEMPERATURAS DEL JARABE DE
CARAMELO.
Se registraron los datos a partir de que el jarabe alcanzó la ebullición,
a este punto lo denominamos “tiempo 0”.
Posteriormente se puso en marcha al cronómetro y se registró los
datos de temperatura que alcanzó el jarabe cada dos minutos. De
esta manera los datos de tiempo se registrarán en minutos como: (t0,
t2, t4, t6, t8) y para temperatura en °C como: (T0, T2, T4, T6, T8).
3.4.2. OBTENCIÓN DE DATOS DE SÓLIDOS SOLUBLES DEL
JARABE
De la misma manera, en los tiempos: (t0, t2, t4, t6, t8), se obtuvo una
muestra de jarabe.
Posteriormente se dejó en reposo las muestras para que lleguen a
una temperatura menor a 20°C.
Mediante el brixómetro se determinó la concentración de sólidos
solubles del jarabe.
Se repitió este proceso por triplicado para cada muestra.
3.4.3. DETERMINACIÓN DE ACTIVIDADES DE AGUA DE LOS
JARABES EN EL PROCESO
Para obtener los datos de actividad de agua, se utilizó los datos de
sólidos solubles para definir la fracción molar de la solución
relacionada a cada muestra.
Posteriormente se encontró la presión de vapor de la solución de
cada muestra mediante la ecuación 5 relacionada a la Ley de Raoult.
Se utilizó la ecuación 2 y se obtuvo las actividades de agua de los
jarabes en proceso.
55
3.5. OBTENCIÓN DE GRÁFICAS EXPERIMENTALES Y
ECUACIONES DE CALENTAMIENTO
Se realizó una grafica que relaciona las variables: sólidos solubles y
actividad de agua en función de la temperatura para cada caramelo.
Se obtuvo la ecuación de la tendencia y el factor de correlación de las
gráficas.
3.6. DETERMINACIÓN DE DATOS MEDIANTE LA
TENDENCIA DE LA CURVA
Utilizando las ecuaciones obtenidas de las gráficas entre
Temperatura- Sólidos Solubles y Temperatura- Actividad de Agua, se
reemplazó la variable X con las temperaturas de proceso de caramelo
para 2944 m.s.n.m. Se repitió para cada caramelo.
De esta manera se obtuvieron los datos de actividad de agua y
sólidos solubles.
Se identificó cual temperatura generó una muestra con mejores
resultados de sólidos solubles y humedad relacionándolos a la norma
INEN 2 217.
3.7. ANÁLISIS DE HUMEDAD
Según el Instituto de Normalización Ecuatoriano (1978), se determinó la
humedad de las muestras relacionadas a cada temperatura. El análisis
utilizado es el que se encuentra descrito en la norma INEN 265.
3.8. PROCESAMIENTO ESTADÍSTICO DE LOS DATOS
Se experimentó con tres temperaturas diferentes para cada caramelo y por
triplicado. El factor determinante fue la temperatura de proceso que varía
56
dependiendo del tipo de caramelo, y tres variables dependientes que fueron:
el porcentaje de humedad, el porcentaje de sólidos solubles, y la actividad
de agua del jarabe.
Al poseer un solo factor se utilizó un Diseño Unifactorial completamente al
azar y se obtuvo la diferencia mínima significativa (LDS) de los datos con la
finalidad de conocer si existen diferencias entre ellos.
Posteriormente se realizó un diseño multifactorial para caramelo duro y
masmelo por poseer la formulación como segundo factor. Los factores del
diseño fueron: temperatura y formulación, y las variables dependientes
fueron: sólidos solubles, actividad de agua y porcentaje de humedad. Se
trabajó por triplicado con tres temperaturas diferentes para cada caramelo,
con 3 formulaciones para caramelo duro y 2 para masmelo.
Para el procesamiento estadístico de los datos se utilizó el software de
cómputo Statgraphics Centurion XV (Versión 1.0). Mediante esta
herramienta se obtuvieron las diferencias mínimas significativas entre los
tratamientos.
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
57
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el presente capítulo se describen los resultados de acuerdo a la
metodología antes explicada. Los resultados obtenidos se basan en los
requerimientos técnicos establecidos en la NORMA INEN 2 217 relacionada
a confites.
4.1. RANGOS DE TEMPERATURA DE PROCESO A 2944
m.s.n.m.
La Tabla 13 muestra las temperaturas de proceso que se utilizaron para la
experimentación; estas temperaturas son las correspondientes a 2944
m.s.n.m. de altitud. También muestra las temperaturas que se usan a nivel
del mar para identificar la influencia de la altitud en el lugar de trabajo.
Tabla 13. Rangos de temperatura a 0 m.s.n.m. y a 2944 m.s.n.m.
Tipo de caramelo
Temperaturas de proceso a nivel del
mar (°F)
Temperaturas de proceso a nivel
del mar (°C)
Temperaturas de proceso a 2944 m
(°C)
Caramelo Duro 265-270 129- 132
119
120
121
Caramelo Kramel 240-245 115,5- 118
106
107
108
Toffee 245-250 118- 121
108
109
110
Masmelo 235-245 113- 118
103
105
107
Gomas 235-240 113- 115,5
103
104
105
58
4.2. DATOS EXPERIMENTALES
Tabla 14. Resultados de concentración y actividad de agua en función de la
temperatura para cada tipo de caramelo
t °T °Bx Aw
(min)
(°C) (°Bx) (Aw)
R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R.3
Caramelo Duro 1
0 90.0 90.0 90.0 60.0 60.0 60.0 0.927 0.927 0.927
2 93.0 93.2 93.3 61.4 61.5 63.0 0.923 0.922 0.918
4 95.0 96.3 96.9 63.2 63.2 64.8 0.917 0.917 0.912
6 97.3 98.0 98.9 65.6 65.5 67.2 0.909 0.909 0.903
8 99.4 100.0 100.0 67.6 67.7 68.6 0.901 0.901 0.897
Caramelo Duro 2
0 90.1 90.2 90.0 60.0 60.0 60.2 0.927 0.927 0.926
2 93.0 93.1 93.1 62.0 63.1 63.2 0.921 0.917 0.917
4 95.6 95.3 95.8 64.2 65.2 65.4 0.914 0.910 0.910
6 97.0 97.3 97.2 65.8 66.4 66.3 0.908 0.906 0.906
8 99.3 99.2 99.0 67.2 67.0 68.0 0.903 0.903 0.899
Caramelo Duro 3
0 90.0 90.0 90.0 62.0 61.8 61.0 0.921 0.922 0.924
2 94.1 93.5 92.4 64.3 64.0 62.9 0.913 0.914 0.918
4 95.0 96.0 95.0 66.2 66.0 64.4 0.907 0.907 0.913
6 97.0 97.3 98.0 67.5 67.1 66.7 0.901 0.903 0.905
8 100.0 100.5 100.0 69.0 69.3 68.0 0.895 0.894 0.899
Caramelo Kramel
0 90.0 90.0 90.0 50.0 51.0 49.2 0.950 0.948 0.951
2 92.5 92.1 92.3 52.0 53.0 50.1 0.946 0.944 0.950
4 94.6 93.9 94.3 54.0 54.2 51.5 0.942 0.941 0.947
6 96.3 95.8 96.0 55.0 56.2 54.3 0.940 0.937 0.941
8 98.3 98.6 98.4 57.1 57.6 56.7 0.935 0.933 0.936
Toffee
0 90.0 90.0 90.0 50.5 50.0 51.0 0.949 0.950 0.948
2 91.4 91.8 92.3 51.5 51.0 52.4 0.947 0.948 0.945
4 93.8 93.9 94.2 53.0 52.9 54.3 0.944 0.944 0.941
6 96.2 96.2 96.2 55.2 55.2 56.1 0.939 0.939 0.937
8 98.2 98.3 98.4 56.6 56.1 57.0 0.936 0.937 0.935
Masmelo con
Glucosa
0 90.0 90.0 90.3 30.0 31.0 31.0 0.978 0.977 0.977
2 92.3 92.5 92.3 33.0 34.0 33.5 0.975 0.974 0.974
4 94.5 94.2 94.2 35.4 35.8 36.0 0.972 0.971 0.971
6 96.4 96.2 96.5 38.2 37.5 38.0 0.968 0.969 0.969
8 98.6 98.6 98.4 41.0 41.8 41.3 0.965 0.964 0.964
59
t °T °Bx Aw
(min) (°C) (°Bx) (Aw)
R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R.3
Masmelo sin
Glucosa
0 90.0 90.0 90.6 33.0 31.0 30.0 0.975 0.977 0.978
2 92.2 91.9 92.7 36.2 33.0 31,4 0.971 0.975 0.976
4 94.2 94.1 94.5 37.8 35.0 33.0 0.969 0.972 0.975
6 96.0 96.3 96.4 40.0 38.0 34.8 0.966 0.969 0.973
8 98.6 98.2 98.6 41.0 40.1 37.0 0.965 0.966 0.970
Gomas
0 90.0 90.0 90.0 39.4 37.4 32.0 0.967 0.970 0.976
2 93.0 92.0 93.0 41.5 39.0 35.5 0.964 0.967 0.972
4 95.0 94.5 95.0 43.0 41.9 39.0 0.962 0.963 0.967
6 97.0 97.0 96.8 44.8 44.2 41.0 0.959 0.960 0.965
8 99.0 99.0 99.2 46.0 45.0 43.4 0.957 0.959 0.961
Utilizando los datos de sólidos solubles, humedad y actividad de agua
descritos en la tabla 14 se realizaron las gráficas de evaporación de los
jarabes a 2944 msnm explicadas a continuación.
60
4.3. GRÁFICAS EXPERIMENTALES Y ECUACIONES DE
EVAPORACIÓN DE JARABES A 2.944 msnm.
4.3.1. CARAMELO DURO 1
4.3.1.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del caramelo duro 1
Figura 16. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del caramelo duro 1.
La Figura 16 representa la tendencia lineal de la concentración de sólidos
solubles en función de la temperatura, lo que permite determinar niveles de
concentración en el caramelo duro 1 utilizando la ecuación que relaciona las
variables.
y = 0,8172x - 14,001R² = 0,9987
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
61
4.3.1.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 17. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del caramelo duro 1
En la figura 17 se puede identificar que la actividad de agua del caramelo
duro 1 tiene un comportamiento descendente, lo que permite identificar los
datos del jarabe en el proceso relacionadas a las temperaturas
experimentales.
y = -0,0036x + 1,2421R² = 0,9974
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
0,940
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
62
4.3.2. CARAMELO DURO 2
4.3.2.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del Jarabe
Figura 18. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del caramelo duro 2
La Figura 18 muestra la tendencia lineal de los grados Brix del caramelo
duro 2 en función de la temperatura, y se identifica las concentraciones que
alcanzó el jarabe sometiéndolo a las tres temperaturas experimentales.
También fue posible obtener la ecuación de esta relación que permite
encontrar los grados Brix para la temperatura que sea necesaria.
y = 0,7996x - 11,725R² = 0,9997
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Só
lid
os
So
lub
les
(°B
rix)
Temperatura (°C)
63
4.3.2.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 19. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del caramelo duro 2
La Figura 19 representa las actividades de agua en proceso del caramelo
duro 2 en función de la temperatura. Se puede identificar que la actividad de
agua desciende cada que la temperatura aumenta. La tendencia de esta
relación permite obtener los datos relacionados a las temperaturas
experimentales.
y = -0,0037x + 1,2418R² = 0,9982
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
64
4.3.3. CARAMELO DURO 3
4.3.3.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del Jarabe
Figura 20. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del caramelo duro 3
La Figura 20 permite identificar la tendencia lineal de la concentración del
caramelo duro 3 bajo el efecto de la temperatura, en donde se puede
apreciar un comportamiento ascendente que alcanza las concentraciones de
sólidos solubles para cada temperatura experimental mediante la ecuación
descrita.
y = 0,7631x - 7,3989R² = 0,9993
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
65
4.3.3.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de agua
del jarabe
Figura 21. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del caramelo duro 3
La Figura 21 muestra a la actividad de agua del caramelo duro 3 en función
de la temperatura de proceso. Este comportamiento tiene una tendencia
lineal que permite obtener los datos relacionados a las temperaturas
experimentales.
y = -0,0037x + 1,2365R² = 0,9974
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
66
4.3.4. COMPARACIÓN ENTRE FORMULACIONES DE
CARAMELO DURO
4.3.4.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles
Figura 22. Gráfica de la relación temperatura- sólidos solubles que muestra
las curvas de tendencia de las medias de los tres tipos de caramelo duro.
La Figura 22 representa la relación de los sólidos solubles y la temperatura
para las tres formulaciones de caramelo duro, en donde es posible identificar
que existe una tendencia lineal muy similar entre las formulaciones.
67
4.3.4.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe del caramelo duro
Figura 23. Gráfica de la relación temperatura- actividad de agua que
muestra las curvas de tendencia de las medias de los tres tipos de caramelo
duro.
La Figura 23 representa la relación entre la temperatura y la actividad de
agua de las tres formulaciones de caramelo duro. Es posible identificar que
la tendencia es lineal en los tres caramelos y muy similar, sin embargo el
caramelo duro 3 alcanza una actividad de agua inferior al alcanzar la
temperatura experimental.
68
4.3.5. CARAMELO KRAMEL
4.3.5.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del jarabe
Figura 24. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del caramelo kramel
En la Figura 24, se puede identificar la tendencia de la concentración del
jarabe del caramelo Kramel en función de la temperatura de proceso. Se
obtuvo una ecuación que permite alcanzar los grados Brix relacionados a las
temperaturas experimentales.
y = 0,7011x - 13,439R² = 0,9933
0
10
20
30
40
50
60
70
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
69
4.3.5.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 25. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del caramelo kramel
La Figura 25 muestra la relación entre la actividad de agua del caramelo
Kramel y la temperatura, en donde se puede identificar que existe un
descenso de la actividad de agua al alcanzar los 98°C, esto se da porque se
redujo la cantidad de agua del alimento. La tendencia es lineal lo que
permitió obtener los datos de actividad de agua relacionados a las
temperaturas experimentales.
y = -0,0014x + 1,0746R² = 0,9859
0,905
0,910
0,915
0,920
0,925
0,930
0,935
0,940
0,945
0,950
0,955
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
70
4.3.6. TOFFEE DE VAINILLA
4.3.6.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del jarabe
Figura 26 Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del caramelo toffee de vainilla
La Figura 26 presenta la concentración de sólidos solubles del caramelo
toffee de vainilla en relación de la temperatura, en donde se puede identificar
una tendencia lineal ascendente que permitió obtener los grados brix del
jarabe cuando fueron sometidos a las temperaturas experimentales.
y = 0,6409x - 7,6362R² = 0,9951
0
10
20
30
40
50
60
70
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
71
4.3.6.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 27. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del toffee de vainilla.
La Figura 27 muestra el comportamiento de la actividad de agua del toffee
de vainilla al ser influenciada por la temperatura, también se identifica la
ecuación que representa la tendencia descendente lineal de esta relación.
y = -0,0015x + 1,0832R² = 0,9938
0,915
0,920
0,925
0,930
0,935
0,940
0,945
0,950
0,955
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
72
4.3.7. MASMELO CON GLUCOSA
4.3.7.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
Sólidos Solubles del Jarabe
Figura 28. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del masmelo con glucosa
La Figura 28 muestra la tendencia lineal que tienen los sólidos solubles del
masmelo con glucosa en función de la temperatura de proceso. La ecuación
del comportamiento permitió obtener los datos de grados brix relacionados a
las temperaturas experimentales.
y = 1,0298x - 62,431R² = 0,9913
0
10
20
30
40
50
60
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
73
4.3.7.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 29. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del masmelo con glucosa
En la Figura 29 se puede identificar la tendencia lineal de la actividad de
agua del masmelo con glucosa en función de la temperatura de proceso. El
comportamiento permite obtener las actividades de agua relacionadas a las
temperaturas experimentales.
y = -0,0017x + 1,1245R² = 0,9865
0,940
0,945
0,950
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
74
4.3.8. MASMELO SIN GLUCOSA
4.3.8.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del jarabe
Figura 30. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles del masmelo sin glucosa
La Figura 30 representa la tendencia del comportamiento entre la
concentración de sólidos solubles y la temperatura del jarabe en proceso, se
puede identificar que este tipo de masmelo no sobrepasa los cincuenta
grados Brix.
y = 0,8081x - 41,688R² = 0,9955
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
75
4.3.8.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 31. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua del masmelo sin glucosa
En la Figura 31 se puede identificar el comportamiento de la actividad de
agua del masmelo sin glucosa en función de la temperatura, también se
identifica la ecuación que representa la tendencia descendente lineal de esta
relación.
y = -0,0012x + 1,0892R² = 0,9779
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
0,980
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
76
4.3.9. COMPARACIÓN ENTRE FORMULACIONES DE
MASMELO
4.3.9.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles
Figura 32. Gráfica de la relación temperatura- sólidos solubles que muestra
las curvas de tendencia de las medias de los dos tipos de masmelo.
La Figura 32 muestra la relación entre las dos formulaciones de masmelo, en
donde se puede identificar que pese a tener una tendencia similar al
relacionar los grados brix con la temperatura, el masmelo de calidad alcanza
concentraciones superiores que el masmelo sin glucosa. Esto podría darse
porque se le adiciona otro soluto a la solución.
77
4.3.9.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 33. Gráfica de la relación temperatura- actividad de agua que
muestra las curvas de tendencia de las medias de los dos tipos de masmelo.
La Figura 33 identifica la tendencia lineal que los dos tipos de masmelo
tienen al relacionar la actividad de agua y la temperatura. El masmelo con
glucosa alcanza una actividad de agua inferior con respecto al masmelo sin
glucosa, esto podría darse porque la glucosa le estabiliza a la solución.
78
4.3.10. GOMAS
4.3.10.1. Efecto de la temperatura sobre el porcentaje de
sólidos solubles del jarabe
Figura 34. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- sólidos solubles de las gomas
La figura 34 representa la tendencia lineal de la concentración de sólidos
solubles en función de la temperatura, lo que permite determinar niveles de
concentración en las gomas comestibles utilizando la ecuación que relaciona
las variables.
y = 0,8828x - 43,364R² = 0,9992
0
10
20
30
40
50
60
90 92 94 96 98 100 102 104 106
Só
lid
os S
olu
ble
s (°B
rix)
Temperatura (°C)
79
4.3.10.2. Efecto de la temperatura sobre la actividad de
agua del jarabe
Figura 35. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación
temperatura- actividad de agua de gomas
La Figura 35 representa las actividades de agua en proceso de las gomas en
función de la temperatura. Se puede identificar que la actividad de agua
desciende cada que la temperatura aumenta. La tendencia de esta relación
permite obtener los datos relacionados a las temperaturas experimentales.
y = -0,0011x + 1,0698R² = 0,9926
0,950
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
90 92 94 96 98 100 102 104 106
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura (°C)
80
4.4. RESULTADOS DE CALIDAD DE LOS CARAMELOS
Y TEMPERATURAS DE PROCESO
Tabla 15. Temperaturas, sólidos solubles, actividades de agua y
humedades de los caramelos tratados experimentalmente
Temperatura (°C)
Sólidos Solubles (°Bx)
Actividad de Agua (Aw)
Humedad (%)
Requerimientos de Norma Caramelo Duro
L. Máximo 90°Bx -
Límite máximo: 3%
Caramelo Duro 1
121 84.80 ± 0.07c 0.8036 ± 0.0030c 2.712 ± 0.029c
120 84.37 ± 0.08b 0.8073 ± 0.0029b 4.120 ± 0.028b
119 83.54 ± 0.09a 0.8109 ± 0.0028a 6.105 ± 0.029a
Caramelo Duro 2
121 84.89 ± 0.05c 0.7956 ± 0.0014c 1.845 ± 0.133c
120 84.20 ± 0.05b 0.7992 ± 0.0015b 2.380 ± 0.004b
119 83.30 ± 0.06a 0.7992 ± 0.0027a 5.383 ± 0.468a
Caramelo Duro 3
121 84.28 ± 0.25c 0.7984 ± 0.0003c 1.209 ± 0.064c
120 84.10 ± 0.23b 0.8019 ± 0.0003b 2.132 ± 0.024b
119 82.81 ± 0.20a 0.8053 ± 0.0003a 5.172 ± 0.053a
Requerimientos de Norma Caramelo Kramel
L. Máximo: 65°Bx
- Rango 4-10%
Caramelo Kramel
108 62.30 ± 0.04c 0.9155± 0.00492c 7.678 ± 0.303c
107 61.72 ± 0.10b 0.9173± 0.00492b 11.151 ± 0.029b
106 60.49 ± 0.18a 0.9192± 0.00489a 16.509 ± 0.033a
Requerimientos de Norma Caramelo Toffee
L. Máximo: 65°Bx
- Rango 4-10%
Toffee de Vainilla
110 63.70 ± 0.077c 0.9155 ± 0.0043c 3.666 ± 0.173c
109 62.80 ± 0.080b 0.9172 ± 0.0043b 7.591 ± 0.058b
108 61.60 ± 0.084a 0.9188 ± 0.0042a 10.935 ± 0.017a
Requerimientos de Norma Masmelo
- - Rango 4-10%
Masmelo con
glucosa
107 47.50±0.15c 0.9370 ± 0.0031c 2.474 ± 0.016c
105 45.73±0.08b 0.9408 ± 0.0030b 8.209 ± 0.013b
103 44.55±0.03a 0.9447 ± 0.0028a 13.024 ± 0.059a
Masmelo sin
glucosa
107 44.80 ± 0.23c 0.9574 ± 0.0052c 6.280±0.031c
105 43.71 ± 0.49b 0.9597 ± 0.0050b 11.806±0.049b
103 42.15 ± 0.81a 0.9621 ± 0.0049a 14.129±0.062a
81
Temperatura (°C)
Sólidos Solubles (°Bx)
Actividad de Agua (Aw)
Humedad (%)
Requerimientos de Norma Masmelo
- - Rango 4-10%
Requerimientos de Norma Gomas
L. Máximo 50°Bx
- Límite máximo 25%
Gomas
105 49.87±0.29c 0.9513 ± 0.0039c 9.334± 0.020c
104 48.40±0.07b 0.9527 ± 0.0040b 16.248± 0.020b
103 47.32±0.27a 0.9540 ± 0.0042a 27.056± 0.025a
La Tabla 15 presenta los resultados experimentales promedio de la
concentración, actividad de agua y humedad de todos los caramelos
presentando mediante letras distintas las diferencias significativas de los
parámetros evaluados en las diferentes temperaturas de proceso.
El caramelo duro Formulación 1 obtenido a la temperatura de calentamiento
de 121°C en la Planta Piloto de Alimentos UTE, cumple con los
requerimientos técnicos de la norma Inen NTE INEN 2 217 2000 como:
(2.7%H, 84.8°Brix). Por lo tanto la temperatura óptima para realizar
Caramelo Duro Formulación 1 es 121°C.
La temperatura óptima para obtener un caramelo duro Formulación 2 en la
Planta Piloto de Alimentos UTE es 120°C, ya que por medio de la misma se
obtuvo (2,38 %H; 84,2°Brix) que cumple con los requerimientos técnicos que
la Norma Inen NTE INEN 2 217 2000, por lo tanto se asegura la calidad del
caramelo obtenido a esta temperatura.
La temperatura óptima para obtener un caramelo duro de calidad mediante
la tercera formulación en la Planta Piloto de Alimentos UTE es de 120°C,
puesto que al alcanzarla se logra cumplir con los requerimientos técnicos
específicos de la Norma relacionada a productos de confitería. Los datos
arrojados fueron los siguientes: (2.13%H; 84.1 °Brix).
82
El caramelo con reacción de Maillard (kramel) que cumple con los
requerimientos regidos en la Norma 2 217 es el que ha alcanzado una
temperatura de calentamiento de 108°C en su proceso experimental.
Siempre y cuando se obtenga a la altura de la Planta Piloto de Alimentos
UTE. Los resultados obtenidos son (7.68%H; 62.3 °Brix)
La temperatura óptima de calentamiento para realizar toffee de vainilla en la
Planta Piloto de Alimentos UTE es 109°C, puesto que la misma permitió
obtener los siguientes resultados (7.59%H; 62,8 °Brix) alcanzando
requerimientos específicos que son parte de la Norma Inen NTE INEN 2 217
2000.
El masmelo con glucosa desarrollado en la Planta Piloto de Alimentos UTE
que cumplió con los requerimientos técnicos (8,21%H; 45,7 °Brix) de la
Norma Inen NTE INEN 2 217 2000 es aquel que alcanzó una temperatura
experimental de calentamiento de 105°C.
El masmelo cuya fórmula no incluye glucosa desarrollado en la altitud
barométrica de la Planta Piloto UTE que cumplió con los requerimientos
técnicos de la Norma NTE INEN 2 217 2000, es aquel que alcanzó 107°C
puesto que se obtuvo los siguientes resultados: (6.28%H; 44.8 °Brix).
La temperatura óptima de calentamiento para obtener gomas en la Planta
Piloto de Alimentos UTE es 104°C, por lo tanto la goma que se obtiene al
alcanzar esta temperatura cumple con todos los requerimientos de calidad
establecidos en la Norma NTE INEN 2 217 2000. Los resultados fueron:
(16,24%H; 48,4 °Brix).
83
Tabla 16. Temperaturas, sólidos solubles, actividades de agua y humedades
de la comparación entre formulaciones de caramelo duro
Caramelo Duro °Brix Aw Humedad
Formulación
3 83.549 ± 0.665c
0.8019± 0.0030c 2.84 ± 1.80c
2 84.094 ± 0.691b
0.7992± 0.0033b 3.20 ± 1.67b
1 84.373 ± 0.722a
0.8073± 0.0041a 4.31 ± 1.48a
De las tres formulaciones de caramelo duro, la que mejores resultados da en
base a los requerimientos de norma es la formulación 3, ya que logró estar
dentro de los parámetros de humedad y porcentaje de sólidos solubles. Las
formulaciones 1 y 2 alcanzan concentraciones de sólidos solubles que
cumplen con norma pero sus humedades medias no cumplen, sin embargo,
al alcanzar 121°C en la formulación 1 y 120°C en la formulación 2 se obtiene
la humedad adecuada.
Tabla 17. Temperaturas, sólidos solubles, actividades de agua y humedades
de la comparación entre formulaciones de masmelos
Masmelo °Brix Aw Humedad
Formulación
Con Glucosa 47.36 1.98b 0.94080.0042a 7.804 3.492b
Sin Glucosa 49.03 2.14a 0.95970.0048b 18.807 4.574a
La mejor formulación de masmelo fue la que posee glucosa ya que se
encuentra cumpliendo con los parámetros de calidad y tiene una humedad
muy inferior al dato que arrojó la formulación sin glucosa. Pero, el masmelo
sin glucosa se encuentra también dentro de los parámetros de calidad que
exige la norma pese a no haber obtenido una textura tan homogénea como
el masmelo con glucosa.
5. CONCLUSIONES
84
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
La temperatura óptima para realizar un caramelo duro 1 a 2944 msnm
es de 121°C
La temperatura de proceso que permite realizar un caramelo duro con
la segunda formulación a 2944 msnm es de 120°C
La temperatura que permite obtener un caramelo duro con la tercera
formulación a una altitud de 2944 msnm es de 120°C
La tercera formulación de caramelo duro fue la que dio mejores
resultados de sólidos solubles, humedad, actividad de agua y
características organolépticas
La temperatura para obtener caramelo kramel de alta calidad a una
altitud de 2944 msnm es de 108°C
La temperatura que se debe alcanzar a 2944 msnm para obtener un
toffee que cumpla con la norma es 109°C
Para obtener un masmelo con glucosa que cumpla con los
parámetros de calidad se debe someter al jarabe a una temperatura
de 105°C
La temperatura que permite obtener un masmelo sin glucosa de alta
calidad es 107°C
El mejor masmelo fue el que en su formulación tiene glucosa.
La temperatura que permite obtener gomas de calidad a una altura
de 2944 msnm es de 104°C.
85
5.2. RECOMENDACIONES
En próximas investigaciones se recomienda obtener isotermas de
sorción entre la actividad del agua y la humedad de todos los
caramelos.
Es recomendable hacer un estudio del tiempo de vida útil de todos los
caramelos realizados en la planta en función del tipo de material del
empaque.
Se recomienda realizar un estudio del trabajo en la tecnología de
confites para reducir tiempos muertos en el proceso de cada uno de
los caramelos.
Se recomienda adquirir un penetrómetro para realizar análisis de
dureza para caramelos que se desarrollan en la Planta Piloto de
Alimentos UTE.
Se recomienda adquirir un equipo que determine la actividad de agua
de los alimentos en la Planta Piloto de Alimentos UTE con la finalidad
de relacionar los datos experimentales con normas.
Se recomienda a los estudiantes de la Tecnología de Confites,
determinar la actividad de agua de los caramelos para relacionarla
con la humedad relativa del lugar de producción y comercialización
para evitar deterioro en el producto.
BIBLIOGRAFÍA
86
BIBLIOGRAFÍA
Academia del Área de Plantas Pilotos de Alimentos. (2004). Introducción a
la tecnología de alimentos. México, Editorial Limusa.
Álvarez, G. (10/02/2008). El clima de Venezuela. Recuperado el
(18/05/2011), de http://www.plusformacion.com/Recursos/r/clima-
Venezuela-1
Astiasarán, I. & Martínez, A. (2003). Alimentos. Composición y
Propiedades. México, Editorial Mc Graw Hill
Azúcar. (04/04/2007). Recuperado el 4 de Agosto de http://reposteria2-
uaem.blogspot.com/
Badui, S. (2006). Química de los alimentos (4ta edición). Madrid,
Editorial Pearson
Bairgian, A. (2006).Tabla de conversión de gravedad específica. Recuperado
el (19/04/2011), de http://www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_
Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm
Brennan. J. (2008). Manual del procesado de los alimentos. Zaragoza.
Editorial Acribia S.A.
Burns, R. (2003). Fundamentos de química. México, Editorial Pearson.
Candy Making. (s.f). Recuperado el 10 de agosto del 2011, de
http://www.candymaking.net/page4/Contents.html
87
Caramelo. (s.f.). Recuperado el 4 de Agosto de http://zasp.tumblr.com/
Cedeño M, Cornejo F. (13/07/2011). Determinación de la temperatura
vítreo de transición en caramelos duros. Recuperado el
(13/07/2011) de http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/
123456789/2403/1/4743.pdf
Charley, H. (1991). Tecnología de Alimentos. Procesos químicos y físicos
en la preparación de alimentos. México. Editorial Limusa.
Christein, H. (1986). Fundamentos de la química general e
inorgánica. Barcelona, Editorial Reverté S.A.
Coultate. T. (2003). Manual de química y bioquímica (3ra edición).
Zaragoza, Editorial Acribia S.A.
Curiel. J. (12/08/2011). Actividad acuosa y los efectos del agua en
confitería. Recuperado el (12/08/2011), de http://www.alfa-
editores.com/alimentaria/Julio%20-%20Agosto%2005/TECNOLOGIA
%20La%20Actividad%20Acuosa.htm
Echeverría, E. Producción de dextrán, a nivel laboratorio, como derivado
de la sacarosa, usando jugo de caña. Recuperado el (18/04/2011), del
sitio Web de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de
San Carlos de Guatemala: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/
08_0991_ Q.pdf
Elaboración de Caramelos. (s.f.). Recuperado el 9 de Agosto del 2011, de
http://www.alimentariaonline.com/desplegar_nota.asp?did=288
Eyzaguirre, J. (1974). Química de los hidratos de carbono. Santiago,
Editorial Andrés Bello.
88
Formoso. (1999). Procedimientos Industriales al alcance de todos.
Enciclopedia FORMOSO (Vol. 2, pp. 34-44). Lima. Editorial Ediciones
Limusa 13ava edición.
García, G. & Quintero, R. & López, M. (2004). Biotecnología
alimentaria. México, Editorial Limusa Noriega Editores.
Gianola, G. (1990). Repostería industrial. Madrid, Editorial Paraninfo
S.A.
Gomitas. (s.f.). Recuperado el 3 de Agosto del 2011, de http://bibliotecadi
gital.conevyt.org.mx/colecciones/consumir_bien/confites/gomitas.htm
Griffin, R. (1981). Química orgánica moderna. Barcelona, Editorial
Reverté S.A.
Gutiérrez, H. (2008). Análisis y Diseño de Experimentos. México. Mc Graw-
Hill.
Haber-Schaim, U. (1979). Curso de introducción a las ciencias
físicas. Barcelona, Editorial Reverté. S.A.
Hayes, G. (1987). Manual de datos para Ingeniería de los alimentos.
Zaragoza, Editorial Acribia.
INEN, (2000). NTE INEN 2 217. Productos de confitería. Caramelos,
pastillas, grageas, gomitas y turrones. Quito, Norma Técnica
Ecuatoriana Obligatoria.
INEN, (1978). NTE INEN 265. Azúcar. Determinación de la humedad.
Método de rutina. Quito, Norma Técnica Ecuatoriana Obligatoria.
89
Jerome, R & Lawrence, E. (2009). Química. Madrid. Editorial McGraw-
Hill. Larocca, Silvia (2011). Recuperado el 16 de Julio de 2011,
de http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/ecuaciones.htm#
presion
Marchense, Pasqualino. (24/07/2011). El azúcar. Recuperado el
(22/04/2011), de http://www.pasqualinonet.com.ar/el_azucar.htm
Miller, D. (2002). Química de alimentos. México, Editorial Limusa
Nielsen, S. (2009). Análisis de los alimentos. Zaragoza, Editorial Acriba
S.A.
Nielsen, S. (2008). Análisis de los alimentos: Manual de Laboratorio.
Zaragoza. Author.
Orrego, C. (2003). Procesamiento de los alimentos. Manizales,
Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Perafán, F. (01/11/2009). Azúcar de caña. Recuperado el 23 de Agosto
del 2011, de http://www.perafan.com/.
Peynaud J, & Blouin E. (2004). Enología práctica. Conocimiento y
elaboración del vino. Madrid. Editorial MundiPrensa.
Potter, N. (1999). Ciencia de los alimentos. Zaragoza, Editorial Acribia S.A.
Saldaña, E. Reacción de Maillard. Recuperado el (09/07/2011), de
https: //sites. google.com / site/ cocina 4 ingenieros / ciencia –y
tecnologia/conceptos-basicos/ Alimentacion/reaccion-de-maillard
Sánchez, M. (2003). Proceso de elaboración de alimentos y bebidas.
Madrid, Editorial Mundi- Prensa
90
Sánchez, E. (2010). Todo sobre los puntos de azúcar y caramelo.
Recuperado el 24 de Julio del 2011, de http://www.chocolatisimo.
es/azucar-y-caramelo-todo-sobre-los-puntos-de-azucar-y-caramelo/
Silva, G. (2002, septiembre). Clasificación de pisos térmicos en
Venezuela. Revista Geográfica Venezolana, Vol. 43(2), 311- 328.
Recuperado el 20 de Agosto del 2011, de http://www.saber.ula.
ve/bitstream/12345 6789/24575/ 2/nota43-2-2.pdf
StatPoint (2006). Statgraphics Canturion XV (Versión 1.0) [Software
de Cómputo ]. E.U. StatPoint Inc.
Universidad de la Frontera. (2007). El refractómetro. Recuperado el 26
de Agosto del 2011, de http://dungun.ufro.cl/~explora/index_archivos/
refractometro.pdf
Vaclavik, V. (2000). Fundamentos de ciencia de los alimentos.
Zaragoza. Editorial Acribia S.A.
Velásquez, G. Fundamentos de alimentación saludable. Primera edición.
[En línea]. Editorial Universidad de Antioquia. Recuperado el 5 de
Junio del 2011, de http://books.google.com.ec/books?id=8eFgyw
pXq8EC&pg=PA68&dq=sacarosa+estructura&hl=en&ei=twBcTrnXH4
LHgAft3LmTDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0C
CYQ6AEwAA#v=onepage&q=sacarosa%20estructura&f=false
Zavala, J. (08/2009). Dulces de leche. Recuperado el (29/05/2011), de
http://www.minag.gob.pe/download/pdf/direccionesyoficinas/dgca/dulc
es-base-leche. pdf
ANEXOS
91
ANEXO 1.
CONVERSIÓN ENTRE EL PORCENTAJE DE
SACAROSA EN PESO Y LA DENSIDAD EVALUADOS
A UNA TEMPERATURA MENOR O IGUAL A 20°C.
Grados Brix
.0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9
Grados Beaumé
30 16.57 16.62 16.67 16.73 16.78 16.84 16.89 16.95 17.00 17.05
31 17.11 17.16 17.22 17.27 17.33 17.38 17.43 17.49 17.54 17.60
32 17.65 17.70 17.76 17.81 17.87 17.92 17.98 18.03 18.08 18.14
33 18.19 18.25 18.30 18.36 18.41 18.46 18.52 18.57 18.63 18.68
34 18.73 18.79 18.84 18.90 18.95 19.00 19.06 19.11 19.17 19.22
35 19.28 19.33 19.38 19.44 19.49 19.55 19.60 19.65 19.71 19.76
36 19.81 19.87 19.92 19.98 20.03 20.08 20.14 20.19 20.25 20.30
37 20.35 20.41 20.46 20.52 20.57 20.62 20.68 20.73 20.78 20.84
38 20.89 20.94 21.00 21.05 21.11 21.16 21.21 21.27 21.32 21.38
39 21.43 21.48 21.54 21.59 21.64 21.70 21.75 21.80 21.86 21.91
40 21.97 22.02 22.07 22.13 22.18 22.23 22.29 22.34 22.39 22.45
41 22.50 22.55 22.61 22.66 22.72 22.77 22.82 22.88 22.93 22.98
42 23.04 23.09 23.14 23.20 23.25 23.30 23.36 23.41 23.46 23.52
43 23.57 23.62 23.68 23.73 23.78 23.84 23.89 23.94 24.00 24.05
44 24.10 24.16 24.21 24.26 24.32 24.37 24.42 24.48 24.53 24.58
45 24.63 24.69 24.74 24.79 24.85 24.90 24.95 25.01 25.08 25.11
46 25.17 25.22 25.27 25.32 25.38 25.43 25.48 25.54 25.59 25.64
47 25.70 25.75 25.80 25.86 25.91 25.96 26.01 26.07 26.12 26.17
48 26.23 26.28 26.33 26.38 26.44 26.49 26.54 26.59 26.65 26.70
49 26.75 26.81 26.66 26.91 26.96 27.02 27.07 27.12 27.18 27.23
50 27.28 27.33 27.39 27.44 27.49 27.54 27.60 27.65 27.70 27.75
51 27.81 27.86 27.91 27.96 28.02 28.07 28.12 28.17 28.23 28.28
52 28.33 28.39 28.44 28.49 28.54 28.59 28.65 28.70 28.75 28.80
53 28.86 28.91 28.06 29.01 29.06 29.12 29.17 29.22 29.27 29.32
54 29.38 29.43 29.48 29.53 29.59 29.64 29.69 29.74 29.80 29.85
55 29.90 29.95 30.00 30.05 30.11 30.16 30.21 30.26 30.32 30.37
56 30.42 30.47 30.52 30.57 30.63 30.68 30.73 30.78 30.83 30.89
57 30.94 30.99 31.04 31.09 31.15 31.20 31.25 31.30 31.35 31.40
58 31.46 31.51 31.56 31.61 31.66 31.71 31.76 31.82 31.87 31.92
59 31.97 32.02 32.07 32.13 32.18 32.23 32.28 32.33 32.38 32.43
60 32.49 32.54 32.59 32.61 32.69 32.74 32.79 32.85 32.90 32.95
61 33.00 33.05 33.10 33.15 33.20 33.26 33.31 33.36 33.41 33.46
62 33.51 33.56 33.61 33.67 33.72 33.77 33.82 33.87 33.92 33.97
63 34.02 34.07 34.13 34.18 34.23 34.28 34.33 34.38 34.43 34.48
92
Grados Brix
.0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9
Grados Beaumé
64 34.53 34.58 34.64 34.69 34.74 34.79 34.84 34.89 34.94 34.99
65 35.04 35.09 35.14 35.19 35.24 35.29 35.34 35.39 35.45 35.50
66 35.55 35.60 35.65 35.70 35.75 35.80 35.85 35.90 35.95 36.00
67 36.05 36.10 36.15 36.20 36.25 36.30 36.35 36.40 36.45 36.50
68 36.55 36.61 36.66 36.71 36.76 36.81 36.86 36.91 36.96 37.01
69 37.06 37.11 37.16 37.21 37.26 37.31 37.36 37.41 37.46 37.51
70 37.55 37.61 37.68 37.71 37.78 37.81 37.86 37.91 37.96 38.01
71 38.06 38.11 38.16 38.21 38.25 28.30 38.35 38.40 38.45 38.50
72 38.55 38.60 38.65 38.70 38.75 38.80 38.85 38.90 38.95 39.00
73 39.05 39.10 39.15 39.20 39.25 39.30 39.35 39.39 39.44 39.49
74 39.54 39.59 39.64 39.69 39.74 39.79 39.84 39.89 39.94 39.99
75 40.03 40.08 40.13 40.18 40.23 40.28 40.33 40.38 40.43 40.48
76 40.53 40.57 40.62 40.67 40.72 40.77 40.82 40.87 40.92 40.96
77 41.01 41.06 41.11 41.16 41.21 41.26 41.31 41.36 41.40 41.45
78 41.50 41.55 41.60 41.65 41.70 41.74 41.79 41.84 41.89 41.94
79 41.99 42.03 42.08 42.13 42.18 42.23 42.28 42.32 42.37 42.42
80 42.47 42.52 42.57 42.61 42.66 42.71 42.76 42.81 42.85 42.90
81 42.95 43.00 43.05 43.10 43.14 43.19 43.24 43.29 43.33 43.38
82 43.43 43.48 43.53 43.57 43.62 43.67 43.72 43.77 43.81 43.86
83 43.91 43.96 44.00 44.05 44.10 44.15 44.19 44.24 44.49 44.34
84 44.38 44.43 44.48 44.53 44.57 44.62 44.67 44.72 44.76 44.81
85 44.86 44.91 44.96 45.00 45.05 45.09 45.14 45.19 45.24 45.48
86 45.33 45.38 45.42 45.47 45.52 45.57 45.61 45.66 45.71 45.75
87 45.80 45.85 45.89 45.94 45.99 46.03 46.08 46.13 46.17 46.22
88 46.27 46.31 46.36 46.41 46.45 46.50 46.55 46.59 46.64 46.69
89 46.73 46.78 46.83 46.87 46.92 46.97 47.01 47.06 47.11 47.16
90 47.20 47.24 47.29 47.34 47.38 47.43 47.48 47.52 47.57 47.61
91 47.66 47.71 47.76 47.80 47.84 47.89 47.94 47.98 48.03 48.08
92 48.12 48.17 48.21 48.26 48.30 48.35 48.40 48.44 48.49 48.53
93 48.58 48.62 48.67 48.72 48.76 48.81 48.85 48.90 48.94 48.99
94 49.03 49.08 49.12 49.17 49.22 49.26 49.31 49.35 49.40 49.44
95 49.49 49.53 49.58 49.62 49.67 49.71 49.75 49.80 49.85 49.90
96 49.94 49.99 50.04 50.08 50.12 50.16 50.21 50.25 50.30 50.34
97 50.39 50.43 50.48 50.52 50.57 50.61 50.65 50.70 50.75 50.79
98 50.84 50.88 50.93 50.97 51.02 51.06 51.10 51.15 51.19 51.24
99 51.28 51.33 51.37 51.42 51.46 51.50 51.55 51.59 51.64 51.68
100 51.73
(Norma NMX, 2011)
93
ANEXO 2.
EQUIVALENCIA ENTRE LA PRESIÓN DE VAPOR DE
AGUA (mmHg) Y LA ALTITUD (msnm).
Altitud (m) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0 760 751 743 734 725 716 708 700 691 676
1000 674 666 658 650 642 634 626 619 612 604
2000 596 589 582 575 568 560 554 547 539 533
3000 526 520 513 507 500 494 488 481 475 468
4000 462 456 450 445 439 433 428 422 416 410
5000 405 400 395 389 384 379 374 369 364 359
(Larocca, 2011)
94
ANEXO 3.
EQUIVALENCIAS ENTRE LA TEMPERATURA DE
EBULLICIÓN DEL AGUA (°C) Y LA PRESIÓN (mmHg).
T P T P T P T P T P T P
°C mmH
g °C mmH
g °C mmH
g °C mmHg °C mmHg °C mmHg
-15 1,4 12 10,5 39 52,4 66 196,1 91 546,1 130 2026,1
-14 1,6 13 11,2 40 55,3 67 205,0 92 567,0 135 2347,2
-13 1,7 14 12,0 41 58,3 68 214,2 93 588,6 140 2710,9
-12 1,8 15 12,8 42 61,5 69 223,7 94 610,9 145 3116,7
-11 2,0 16 13,6 43 64,8 70 233,7 95 633,9 150 3570,8
-10 2,1 17 14,5 44 68,3 71 243,9 96 657,6 175 6694,0
-9 2,3 18 15,5 45 71,9 72 254,6 97 682,1 200 11659,2
-8 2,5 19 16,5 46 75,7 73 265,7 98 707,3 225 19123,1
-7 2,7 20 17,5 47 79,6 74 277,2 99 733,2 250 29817,8
-6 2,9 21 18,7 48 83,7 75 289,1 100 760,0 275 44580,8
-5 3,2 22 19,8 49 88,0 76 301,4 101 787,6 300 64432,8
-4 3,4 23 21,1 50 92,5 77 314,1 102 815,9 325 90447,6
-3 3,7 24 22,4 51 97,2 78 327,3 103 845,1 350 124001,6
-2 4,0 25 23,8 52 102,1 79 341,0 104 875,1 360 139893,2
-1 4,3 26 25,2 53 107,2 80 355,1 105 906,1 365 148519,2
0 4,6 27 26,7 54 112,5 81 369,7 106 937,9 366 150320,4
1 4,9 28 28,3 55 118,0 82 384,9 107 970,6 367 152129,2
2 5,3 29 30,0 56 123,8 83 400,6 108 1004,4 368 153960,8
3 5,7 30 31,8 57 129,8 84 416,8 109 1038,9 369 155815,2
4 6,1 31 33,7 58 136,1 85 433,6 110 1074,6 370 157692,4
5 6,5 32 35,7 59 142,6 86 450,9 111 1111,2 371 159584,8
6 7,0 33 37,7 60 149,4 87 468,7 112 1148,7 372 161507,6
7 7,5 34 39,9 61 156,4 88 487,1 113 1187,4 373 163468,4
8 8,0 35 42,2 62 163,8 89 506,1 114 1227,3 374 165467,2
9 8,6 36 44,6 63 171,4 90 525,8 115 1268,0
10 9,2 37 47,1 64 179,3 89 506,1 120 1489,4
11 9,8 38 49,7 65 187,5 90 525,8 125 1740,9
(Larocca, 2011)
95
ANEXO 4.
MUESTRAS DE CARAMELO DURO 1
96
97
ANEXO 5.
MUESTRAS DE CARAMELO DURO 2
98
99
ANEXO 6.
MUESTRAS DE CARAMELO DURO 3
100
101
ANEXO 7.
MUESTRAS DE CARAMELO CON REACCIÓN DE
MAILLARD
102
103
ANEXO 8.
MUESTRAS DE TOFFEE DE VAINILLA
104
105
ANEXO 9.
MUESTRAS DE MASMELO SIN GLUCOSA
106
107
ANEXO 10.
MUESTRAS DE MASMELO SIN GLUCOSA
108
109
ANEXO 11.
MUESTRAS DE GOMAS COMESTIBLES
110
111
ANEXO 12.
MANUAL DE TEMPERATURAS ÓPTIMAS DE
COCCIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE JARABE
PARA LA ELABORACIÓN DE CARAMELOS DUROS,
SUAVES, MASMELOS Y GOMAS.
112
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
PLANTA PILOTO DE ALIMENTOS
MANUAL DE TEMPERATURAS ÓPTIMAS DE COCCIÓN DE
LOS DIFERENTES TIPOS DE JARABE PARA LA
ELABORACIÓN DE CARAMELOS DUROS, SUAVES Y
GOMAS
RENATO DAVID GRIJALVA CALVACHI
2012
113
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Tabla de puntos de Jarabes y características técnicas de los
caramelos duros, blandos, masmelos y gomas a nivel del mar
2. PUNTOS DE EBULLICIÓN DE JARABES A LA ALTURA DE
LA PLANTA PILOTO DE ALIMENTOS UTE
2.1. Tabla Equivalencia entre la Presión de vapor de agua y la altitud
barométrica
2.2. Tabla de equivalencias que presenta la Temperatura de ebullición del
agua a diferentes Presiones
2.3. Extrapolación de tablas y obtención de ecuación de temperatura de
ebullición según la altitud barométrica
2.4. Gráficas de relación entre la altitud y la temperatura de ebullición
2.5. Ecuación que relaciona variables de evaporación del agua
3. CÁLCULO PARA OBTENER LA ACTIVIDAD DE AGUA DEL JARABE EN
PROCESO
3.1. Ecuaciones de Ley de Raout y Actividad de Agua
3.2. Ejemplo
4. CURVAS DE CALENTAMIENTO Y VARIABLES EXPERIMENTALES
4.1. Caramelo Duro
4.1.1. Caramelo Duro (Formulación 1)
4.1.2. Caramelo Duro (Formulación 2)
4.1.3. Caramelo Duro (Formulación 3)
4.2. Caramelo kramel
4.3. Toffee de Vainilla
4.4. Masmelo con Glucosa
4.5. Masmelo sin Glucosa
4.6. Gomas
114
1. INTRODUCCIÓN
Este Manual contiene los requerimientos necesarios para obtener: caramelos duros,
caramelos blandos, masmelos y gomas a cualquier altitud. En este se puede
obtener principalmente: los diagramas de flujo de proceso de los confites, curvas de
calentamiento, ecuaciones y los resultados obtenidos en el estudio previo.
Previamente muestra otros datos como: los tipos de hebra, temperaturas a nivel del
mar, tipos de pruebas sensoriales, ecuaciones que permiten obtener la
temperatura a la que se le debe someter al almíbar dependiendo de la altitud
barométrica,. La finalidad del mismo es establecer una referencia técnica para sus
lectores y así se pueda obtener un producto de alta calidad.
1.1. Tabla de puntos de Jarabes y características técnicas de los
caramelos duros, blandos, masmelos y gomas a nivel del mar
Tabla 1. Puntos de Jarabes y características técnicas de los caramelos duros,
blandos, masmelos y gomas a nivel del mar.
Tipo de Hebra
Densidad (°Bé)
Temperatura (°C)
Temperatura (°F)
Prueba Sensorial
Tipo de Caramelo
Bola Dura
38 116-119 212- 246 Forma bola dura entre los dedos
Caramelo Duro
Bola Floja
37 110-115 230- 239 Forma bola blanda entre los
dedos
C. Kramel Toffee
Perla 33-35 105- 110 221- 230 Forma hebras si se enfría y estira
Masmelo
Hebra 29 103 217,5 Forma hebras si se enfría y estira
Gomas
115
2. PUNTOS DE EBULLICIÓN DE JARABES A LA ALTURA DE
LA PLANTA PILOTO DE ALIMENTOS UTE
2.1. Gráficas de relación entre la Altitud Barométrica y la Temperatura de
Ebullición del Agua.
Por medio de los datos obtenidos en la tabla (2.4) se obtuvo las gráfica que definen
la relación entre estas variables Altitud- Temperatura.
Figura 1. Relación y tendencia entre la Altitud Barométrica y la Temperatura en °C
Figura 2. Relación y tendencia entre la Altitud Barométrica y la Temperatura en °F
y = -0,0034x + 99,591R² = 0,9968
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Tem
pera
tura
(°C
)
Altitud (m.s.n.m.)
y = -0,0061x + 211,26R² = 0,9968
0
50
100
150
200
250
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Tem
pera
tura
(°F
)
Altitud (m.s.n.m.)
116
El comportamiento muestra una tendencia de línea recta con lo que se puede
obtener un modelo matemático para obtener la temperatura óptima de ebullición en
°C y °F reemplazando la variable x con una determinada altitud barométrica en
m.s.n.m.
2.2. Ecuación que relaciona variables de evaporación del agua.
Para determinar la temperatura de ebullición del agua en grados centígrados a una
altitud distinta a la del mar, se debe reemplazar la variable x con la altitud del lugar
donde se realice expresada en msnm.
Estas relaciones son fundamentales en la obtención de la temperatura óptima de
caramelos, puesto que en la literatura se determina que por cada 500 pies de altura
se debe restar 1 ° F a la temperatura del caramelo. Esta ecuación se obtuvo al
relacionar las variables Altitud- Presión y Temperatura de Ebullición del Agua.
La Planta Piloto de Alimentos se encuentra a 2944 m.s.n.m., utilizando la ecuación
se determina que el agua hierve a 89,6°C.
y = -0,0034x + 99,591
117
3. CÁLCULO PARA OBTENER LA ACTIVIDAD DE AGUA DEL
JARABE EN PROCESO
3.1. Ecuaciones de Ley de Raout y Aw para calcular la actividad de agua
del jarabe en proceso
Para determinar la actividad de agua de un alimento se debe realizar la siguiente
ecuación:
𝐴𝑤 =𝑃
𝑃𝑜 [1]
Para determinar la presión de vapor de nuestro jarabe se debe aplicar la siguiente
ecuación que corresponde a la Ley de Raoult:
𝑃𝑣𝑑 = 𝑃𝑣𝑑𝑝 × (𝑓𝑚𝑑) 2
Donde: Pvd= Presión de Vapor del disolvente Pvdp= Presión de Vapor del disolvente puro Fmd= Fracción molar del disolvente
3.2. Ejemplo
La presión de vapor del agua a 28°C es 28,35 mmHg. Calcule la presión de vapor a
28°C de una solución que contiene 68 g de caña de azúcar, C12H22O11, en 100g de
agua.
Número de moles de C12H22O11 en 68g = (68g)/ (342 g/mol)= 0,20 moles de C12H22O11
Número de moles de H2O en 1000g = (1000g)/ (18,02 g/mol)= 55,49 moles de H2O
Número total de moles = 0,20 + 55,49 = 55,69 moles
Fracción Molar C12H22O11 = 0,20/ 55,69 = 0,0036
Fracción Molar H2O = 55,49/ 55,69 = 0,9964
Pvdisolvente= (28,35 mmHg)(0,9964) = 28,35 mmHg
Obteniendo la presión de vapor del jarabe se puede obtener la Aw del jarabe
mediante la ecuación.
118
4. CURVAS DE CALENTAMIENTO Y VARIABLES
EXPERIMENTALES
4.1. Caramelo duro
4.1.1. Diagrama de flujo
Figura 3. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de caramelo duro
MEZCLA
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
Glucosa
ENFRIAMIENTO
MOLDEADO
TROQUELADO
CARAMELO DURO
Azúcar y agua
P.C. 119 120 121 °C
119
4.1.2. Curvas de proceso del caramelo duro (formulación 1)
Figura 4. Curva de proceso promedio de la tendencia de la
relación temperatura- sólidos solubles del caramelo duro 1
Figura 5. Curva de proceso promedio de la tendencia de la
relación temperatura- actividad de agua del caramelo duro 1
Figura 6. Curva de proceso promedio de la tendencia de la
relación temperatura- densidad del caramelo duro 1
0
20
40
60
80
100
90 95 100 105 110 115 120 125
S. S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
0,940
90 95 100 105 110 115 120 125
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
90 95 100 105 110 115 120 125
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA RECTA
y = 0,8173x - 14,014
R² = 0,9869
ECUACIÓN DE LA RECTA
y = -0,003x + 1,1982
R² = 0,9724
ECUACIÓN DE LA RECTA
y = 0,4155x - 5,1303
R² = 0,9874
120
Figura 7. Curva de proceso promedio de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del caramelo duro 1
4.1.2.1. Características técnicas y resultados del caramelo duro 1
Tabla 5. Características técnicas óptimas y resultados del caramelo duro
formulación 1
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 121 -
Humedad (%) 2.7 Cumple con norma
°Brix 84.8 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.805 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 45.14 -
Tiempo de Proceso (min) 24.1 -
4.1.3. Curvas de proceso del caramelo duro (formulación 2)
Figura 8. Curva de proceso promedio de la tendencia de la
relación temperatura- sólidos solubles del caramelo duro
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
90 95 100 105 110 115 120 125Só
lid
os S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA RECTA
y = 1,2676x + 90,406
R² = 0,9894
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,7996x - 11,73
R² = 0,997
121
Figura 9. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del caramelo duro 2
Figura 10. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad del caramelo duro 2
Figura 11. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del caramelo duro 2
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
90 95 100 105 110 115 120 125
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
90 95 100 105 110 115 120 125
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,0035x + 1,2209
R² = 0,9836
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,3948x - 2,9805
R² = 0,996
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,2271x + 90,259
R² = 0,982
122
4.1.3.1. Características técnicas y resultados del caramelo duro 2
Tabla 6. Características técnicas óptimas y resultados del caramelo duro
formulación 2
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 120 -
Humedad (%) 2.38 Cumple con norma
°Brix 84.2 Cumple con norma
Actividad de Agua 0,800 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 44.4 -
Tiempo de Proceso (min) 24.2 -
4.1.4. Curvas de proceso del caramelo duro (formulación 3)
Figura 12. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles del caramelo duro 3
Figura 13. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del caramelo duro 3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
90 95 100 105 110 115 120 125
Só
lid
os S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
0,780
0,800
0,820
0,840
0,860
0,880
0,900
0,920
90 95 100 105 110 115 120 125
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,7631x - 7,394
R² = 0,9926
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,0036x + 1,2297
R² = 0,9728
123
Figura 14. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad del caramelo duro 3
Figura 15. Curva de calentamiento promedio de la tendencia
de la relación tiempo- temperatura del caramelo duro 3
4.1.4.1. Resultados experimentales del caramelo duro 3
Tabla 7. Características técnicas óptimas y resultados del caramelo duro
formulación 3
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 120 -
Humedad (%) 2.1 Cumple con norma
°Brix 84.1 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.79 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 44.7 -
Tiempo de Proceso (min) 22.7 -
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
90 95 100 105 110 115 120 125
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,3858x - 1,5667
R² = 0,9932
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,3133x + 90,122
R² = 0,9896
124
4.2. Caramelo kramel
4.2.1. Procedimiento
Figura 16. Diagrama de flujo de proceso de la elaboración de caramelo kramel.
MEZCLA
Crema de Leche, Agua y Glucosa
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
Mantequilla
ENFRIAMIENTO
TROQUELADO
CARAMELO KRAMEL
P.C. 106 107 108 °C
125
1.1.1. Curvas de proceso del caramelo kramel
Figura 17. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles del caramelo kramel
Figura 18. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del caramelo kramel
Figura 19. Curva de calentamiento promedio de la tendencia de la relación temperatura- densidad del caramelo kramel
0
10
20
30
40
50
60
70
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110Só
lid
os
So
lub
les
( °
Bri
x)
Temperatura ( °C)
0,905
0,910
0,915
0,920
0,925
0,930
0,935
0,940
0,945
0,950
0,955
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
90 95 100 105 110
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,7012x - 13,45
R² = 0,9664
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y= -0,0015x + 1,0876
R² = 0,9521
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,3722x - 6,4333
R² = 0,971
126
Figura 20. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del caramelo kramel
1.1.1.1. Resultados experimentales del caramelo kramel
Tabla 8. Características técnicas óptimas y resultados del caramelo kramel
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 108 -
Humedad (%) 7.68 Cumple con norma
°Brix 62.3 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.925 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 33.7 -
Tiempo de Proceso (min) 17.4 -
85
90
95
100
105
110
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,03x + 90,087
R² = 0,9976
127
1.2. Toffee de vainilla
1.2.1. Procedimiento
Figura 21. Diagrama de flujo de proceso de la elaboración de toffee.
MEZCLA
50% crema de leche, glucosa, sal y azúcar
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
50% de crema de leche
ENFRIAMIENTO
TROQUELADO
TOFFEE
P.C. 108 109 110 °C
128
1.1.1. Curvas de proceso del caramelo toffee
Figura 22. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles del toffee
Figura 23. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del toffee
Figura 24. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad del toffee
0
10
20
30
40
50
60
70
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112Só
lid
os
So
lub
les
( °
Bri
x)
Temperatura ( °C)
0,915
0,920
0,925
0,930
0,935
0,940
0,945
0,950
0,955
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,6408x - 7,6232
R² = 0,9681
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,0014x + 1,075
R² = 0,9592
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,3347x - 2,8176
R² = 0,9687
129
Figura 25. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del toffee
1.2.1.1. Resultados experimentales del toffee
Tabla 9. Características técnicas óptimas y resultados del toffee
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 109 -
Humedad (%) 7.6 Cumple con norma
°Brix 62.8 Cumple con norma
Actividad de Agua 0,921 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 33.6 -
Tiempo de Proceso (min) 18.2 -
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,0483x + 89,867
R² = 0,9989
130
1.3. Masmelo con glucosa
1.3.1. Procedimiento
Figura 26. Diagrama de flujo de proceso de la elaboración de Masmelo con glucosa.
MEZCLA
Azúcar y el 50% del agua
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
Glucosa
BATIDO
TROQUELADO
MASMELO CON GLUCOSA
HIDRATACIÓN
Grenetina y 50% del
agua
Grenetina hidratada
MOLDEADO
P.C. 103 105 107 °C
131
1.1.1. Curvas de proceso del masmelo con glucosa
Figura 27. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles del masmelo con glucosa
Figura 28. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del masmelo con glucosa
Figura 29. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad del masmelo con glucosa
0
10
20
30
40
50
60
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108Só
lid
os S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
0,940
0,945
0,950
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
02468
10121416182022242628
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,0301x - 62,463
R² = 0,9666
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,0016x + 1,1144
R² = 0,9481
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,5556x - 33,253
R² = 0,9669
132
Figura 30. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del masmelo con glucosa
1.3.1.1. Resultados experimentales del masmelo con glucosa
Tabla 10. Características técnicas óptimas y resultados del masmelo con glucosa
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 105 -
Humedad (%) 8.2 Cumple con norma
°Brix 45.7 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.94 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 25.0 -
Tiempo de Proceso (min) 14.2 -
88
90
92
94
96
98
100
102
104
106
108
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,0433x + 90,16
R² = 0,9995
133
1.4. Masmelo sin Glucosa
1.4.1. Procedimiento
Figura 31. Diagrama de flujo de proceso de la elaboración de masmelo sin
glucosa.
MEZCLA
Azúcar y el 50% del agua
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
BATIDO
TROQUELADO
MASMELO SIN GLUCOSA
HIDRATACIÓN
Grenetina y 50% del
agua
Grenetina hidratada
MOLDEADO
P.C. 103 105 107 °C
134
4.2.2. Curvas de proceso del masmelo sin glucosa
Figura 32. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles del masmelo sin glucosa
Figura 33. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua del masmelo sin glucosa
Figura 34. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad del masmelo sin glucosa
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
S. S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
0,980
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura (°C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,8083x - 41,711
R² = 0,9824
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,001x + 1,0639
R² = 0,9745
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,4353x - 21,987
R² = 0,9829
135
Figura 35. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura del masmelo sin glucosa
1.4.1.1. Resultados experimentales del masmelo sin glucosa
Tabla 11. Características técnicas óptimas y resultados del masmelo con glucosa
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 107 -
Humedad (%) 6.2 Cumple con norma
°Brix 44.8 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.96 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 24.6 -
Tiempo de Proceso (min) 16.4 -
90
92
94
96
98
100
102
104
106
108
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Tem
pera
tura
( °C
)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,025x + 90,187
R² = 0,9996
136
1.5. Gomas
1.5.1. Procedimiento
Figura 36. Diagrama de flujo de proceso de la elaboración de gomas
comestibles.
MEZCLA
Azúcar y el 50% del agua
CALENTAMIENTO
CONCENTRADO
MEZCLA
TROQUELADO
GOMAS
HIDRATACIÓN
Grenetina y 50% del
agua
Grenetina hidratada
MOLDEADO
P.C. 103 104 105 °C
137
1.1.1. Curvas de proceso de gomas
Figura 37. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- sólidos solubles de gomas
Figura 38. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- actividad de agua de gomas
Figura 39. Curva de proceso de la tendencia de la relación temperatura- densidad de gomas
0
10
20
30
40
50
60
90 92 94 96 98 100 102 104 106Só
lid
os S
olu
ble
s (
°B
rix)
Temperatura ( °C)
0,950
0,955
0,960
0,965
0,970
0,975
90 92 94 96 98 100 102 104 106
Acti
vid
ad
de A
gu
a
Temperatura ( °C)
0
5
10
15
20
25
30
90 95 100 105 110
Den
sid
ad
( °
Bé)
Temperatura ( °C)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,8831x - 43,396
R² = 0,9975
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = -0,0012x + 1,0804
R² = 0,993
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 0,4743x - 22,792
R² = 0,9978
138
Figura 40. Curva de proceso de la tendencia de la relación tiempo- temperatura de gomas
1.5.1.1. Resultados experimentales de gomas
Tabla 12. Características técnicas óptimas y resultados de gomas
Parámetro Técnico Resultado Discusión
Temperatura Óptima (°C) 104 -
Humedad (%) 16.24 Cumple con norma
°Brix 48.4 Cumple con norma
Actividad de Agua 0.955 Aw del jarabe en proceso
°Beaumé 27.00 -
Tiempo de Proceso (min) 12.3 -
90
92
94
96
98
100
102
104
106
0 2 4 6 8 10 12 14
Tem
pera
tura
( °
C)
Tiempo (min)
ECUACIÓN DE LA
RECTA
y = 1,12x + 90,22
R² = 0,9976
