Elaboración de dulces de leche a partir de lactosa

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería

1-1-2001

Elaboración de dulces de leche a partir de lactosa hidrolizada con Elaboración de dulces de leche a partir de lactosa hidrolizada con

enzima inmovilizada enzima inmovilizada

Rosa Peñaloza Pachón Universidad de La Salle, Bogotá

Lina Erly Sánchez Peña Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Peñaloza Pachón, R., & Sánchez Peña, L. E. (2001). Elaboración de dulces de leche a partir de lactosa hidrolizada con enzima inmovilizada. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/403

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ELABORACIÓN DE DULCES DE LECHE A PARTIR DE LACTOSAHIDROLIZADA CON ENZIMA INMOVILIZADA

ROSA PEÑALOZA PACHON C. 43952004LINA ERLY SÁNCHEZ PEÑA C. 43952031

UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

SANTAFÉ DE BOGOTA2001

ELABORACIÓN DE DULCES DE LECHE A PARTIR DE LACTOSAHIDROLIZADA CON ENZIMA INMOVILIZADA

ROSA PEÑALOZA PACHON C. 43952004

LINA ERLY SÁNCHEZ PEÑA C. 43952031

Trabajo de grado para optar el título deIngeniero de Alimentos

Director

ELSA FONSECA

Ingeniera Química

UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

SANTAFÉ DE BOGOTA2001

_________ Nota de aceptación

_____________________

_____________________

_____________________

_____________________

______________________

Presidente del jurado

_______________________

Jurado

_______________________

Jurado

Santafé de Bogota, Agosto del 2001

A Dios por ser mi luz, por darme la fortaleza de emprender cada nuevo día y permitirme culminarA Dios por ser mi luz, por darme la fortaleza de emprender cada nuevo día y permitirme culminarcon éxito mi carrera.con éxito mi carrera.

A mis padres por su todo su amor, apoyo, comprensión y confianza que siempre han depositado enA mis padres por su todo su amor, apoyo, comprensión y confianza que siempre han depositado enmi, por ser los seres más maravillosos con los cuales he contado siempre.mi, por ser los seres más maravillosos con los cuales he contado siempre.

A mis hermanos Ricardo, Marlon, Nelson y a toda mi familia por su ayuda y porque siempre hanA mis hermanos Ricardo, Marlon, Nelson y a toda mi familia por su ayuda y porque siempre hancreído en mi.creído en mi.

A ti amor por compartir conmigo cada momento, por tu comprensión y por tu inmenso amor.A ti amor por compartir conmigo cada momento, por tu comprensión y por tu inmenso amor.

A Lina mi amiga fiel, por compartir conmigo tantos momentos, y por enseñarme el verdaderoA Lina mi amiga fiel, por compartir conmigo tantos momentos, y por enseñarme el verdaderosignificado de la amistad, te deseo que tengas todo el éxito que te mereces.significado de la amistad, te deseo que tengas todo el éxito que te mereces.

ROSITA ROSITA

Le agradezco a Dios y a mi abuelita que me cuidan y me protegen desde el cielo.Le agradezco a Dios y a mi abuelita que me cuidan y me protegen desde el cielo.

A mis padres, por su amor, apoyo, comprensión y ayuda en momentos difíciles donde siempreA mis padres, por su amor, apoyo, comprensión y ayuda en momentos difíciles donde siempreestuvieron presentes para ayudarme a levantar y sobre todo por la confianza que siempre me hanestuvieron presentes para ayudarme a levantar y sobre todo por la confianza que siempre me han

brindado, gracias.brindado, gracias.

A mi hermano por su apoyo y colaboración.A mi hermano por su apoyo y colaboración.

A ti amor, por todo el amor que me has brindado cariño y respeto.A ti amor, por todo el amor que me has brindado cariño y respeto.

A Rosita, gracias por su amistad sincera, apoyo y le A Rosita, gracias por su amistad sincera, apoyo y le pido a Dios que todas las metas que se propongapido a Dios que todas las metas que se propongaen la vida las logre con grandes éxitos.en la vida las logre con grandes éxitos.

Y a la vida que me esta dando la oportunidad de ser una muy buena profesional.Y a la vida que me esta dando la oportunidad de ser una muy buena profesional.

LINA LINA

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan su agradecimiento a:

Elsa Fonseca, Ingeniera Química y Directora de nuestra investigación,por sus valiosas orientaciones, colaboración y apoyo durante eldesarrollo del proyecto.

Patricia Jiménez de Borray, Secretaria Académica de la Facultad deIngeniería de Alimentos, por su apoyo y por brindarnos su tiempo yorientaciones cuando la necesitábamos.

Luz marina Arango, por su valiosa colaboración y apoyo durante eldesarrollo del proyecto.

Rafael Guzmán, por sus orientaciones durante el proyecto y durantetoda la carrera.

José De Silvestri, por su ayuda y colaboración durante todo estetiempo.

Ruth Rodríguez Andrade, coordinadora de la planta de lácteos, pordedicarnos tanto tiempo, por su apoyo y colaboración durante toda laetapa de investigación.

Juan Carlos Poveda, auxiliar de laboratorio de química, por sucolaboración y apoyo cuando lo necesitábamos.

Ana María Castellanos, jefe del laboratorio de nutrición por su apoyo ycolaboración.

Fredy Daza, por su paciencia y colaboración durante todo el tiempo queha compartido con nosotras.

Y a todas aquellas personas que de una u otra forma colaboraróndesinteresadamente en el desarrollo del proyecto.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓNOBJETIVOS1. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA 11.1 LA LACTOSA 11.1.1 Beta-Galactosidasa 21.1.2 lactasas comercialmente accesibles y sus propiedades 3HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA 51.3 ENZIMAS INMOVILIZADAS 71.3.1 Métodos de inmovilización 81.3.2 Soportes y medios de solidificación utilizados en lainmovilización por atrapamiento 91.4 INTOLERANCIA A LA LACTOSA 121.4.1 Consecuencias de la intolerancia de la leche para la nutrición 141.5 ANÁLISIS SENSORIAL 151.5.1 Metodología para el análisis sensorial 152. MATERIALES Y MÉTODOS 192.1 INMOVILIZACION DE LA ENZIMA 192.1.1 Preexperimentación 192.1.2 experimentación 202.2 ELABORACIÓN DE DULCES DE LECHE APARTIR DE HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA 202.2.1 Materias primas 202.2.2 Etapas de elaboración 222.3 PRUEBAS FÍSICO- QUÍMICAS 322.3.1 Hidrólisis 322.3.2 Contenido de humedad 322.3.3 Contenido de cenizas 332.3.4 Contenido de grasa 34

2.3.5 °Brix – Refractometria 352.3.6 pH – potenciometria 352.4 PRUEBAS MICROBIOLOGICAS AL PRODUCTO 362.4.1 Recuento total de mesofilos 362.4.2 Recuento total de coliformes totales 362.4.3 Recuento total de coliformes fecales 362.4.4 Recuento de hongos y levaduras 362.4.5 Estafilococos 372.5 PRUEBA SENSORIAL 373. ANÁLISIS Y RESULTADOS 393.1 INMOVILIZACIÓN 393.2 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS 553.2.1 % hidrólisis 553.2.2 Contenido de humedad 563.2.3 Contenido de cenizas 563.2.4 Contenido de grasa 563.2.5 °Brix 603.2.6 pH 603.3 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 603.4 ANÁLISIS SENSORIAL 613.4.1 Arequipe con leche en polvo 623.4.2 Arequipe 633.4.3 Caramelo de café 653.4.4 Panelitas 663.5 COMPORTAMIENTO DE LAS CARACTERÍSTICASORGANOLÉPTICAS DE LOS PRODUCTOS 804. CONCLUSIONES 835. RECOMENDACIONES 846. BIBLIOGRAFIA 86APENDICES 89ANEXOS 105

LISTA DE CUADROS

Pág.

Cuadro 1. Lactasas comerciales de origen microbiano. 3

Cuadro 2. Uso de la Beta- Galactosidasa 5

Cuadro 3. Comparación entre la capacidad edulcorante y

la rotación especifica de algunos azucares comunes 7

Cuadro 4. Intolerancia a la lactosa en adultos 13

Cuadro 5. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con agua 40

Cuadro 6. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con cloruro de sodio al 2.9% 40

Cuadro 7. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con cloruro de sodio al 4.7% 41

Cuadro 8. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con cloruro de sodio al 9% 41

Cuadro 9. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con cloruro de calcio al 2.9% 42

Cuadro 10. Solidificación de los soportes para la formaciónDe perlas con cloruro de calcio al 4.7% 42

Cuadro 11. Solidificación de los soportes para la Formación 43De perlas con cloruro de calcio al 9%

Cuadro 12. Resistencia de las perlas de gelatina 44

Cuadro 13. Contenido de lactosa residual para enzima libre ysu efecto sobre la temperatura 48

Cuadro 14. Contenido de lactosa residual para enzima 49inmovilizada y su efecto sobre la temperatura

Cuadro 15. Contenido de lactosa residual para enzima libre y 51su efecto sobre el tiempo de reacción

Cuadro 16. Contenido de lactosa residual para enzima 52inmovilizada y su efecto sobre el tiempo de

Cuadro 17. Reutilización de la enzima inmovilizada 54

Cuadro 18. Porcentaje de humedad en los dulces de leche 57

Cuadro 19. Porcentaje de Cenizas en los dulces de leche 58

Cuadro 20. Porcentaje de grasa en los dulces de leche 59

Cuadro 21. °Brix en los dulces de leche 60

Cuadro 22. Balance de materia del arequipe con leche en polvo 72

Cuadro 23. Balance de materia del arequipe con leche en polvo 73Y enzima inmovilizada

Cuadro 24. Balance de materia del arequipe 74

Cuadro 25. Balance de materia del arequipe con enzima 75inmovilizada

Cuadro 26. Balance de materia del caramelo de café 76

Cuadro 27. Balance de materia del caramelo de café con 77Enzima inmovilizada

Cuadro 28. Balance de materia de las panelitas 78

Cuadro 29. Balance de materia de las panelitas con 79Enzima inmovilizada

Cuadro 30. Características sensoriales de los dulces de leche 80A los quince días de almacenamiento

Cuadro 31. Características sensoriales de los dulces de leche 81A los treinta días de almacenamiento

Cuadro 32. Características sensoriales de los dulces de leche 81A los cuarenta y cinco días de almacenamiento

Cuadro 33. Características sensoriales de los dulces de leche 82A los sesenta días de almacenamiento

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Hidrólisis de la lactosa 6

Figura 2. Inmovilización de las enzimas 11

Figura 3. Estufa para la determinación de la humedad 33

Figura 4. Mufla para la determinación de cenizas 34

Figura 5. Extractor de Soxhlet 35

Figura 6. Hidrólisis con enzima inmovilizada 45

Figura 7. Inmovilización de la enzima con alginato de sodio 46

Figura 8. Arequipes en leche en polvo 63

Figura 9. Arequipes 64

Figura 10. Caramelos de café 65

Figura 11. Panelitas 66

LISTA DE GRAFICOS

Pág.

Grafico 1. % Hidrólisis vs Temperatura 50

Grafico 2. % Hidrólisis vs Tiempo 53

Grafico 3. % Hidrólisis vs Reutilización 55

Grafico 4. Arequipe con leche en polvo 67

Grafico 5. Arequipe 68

Grafico 6. Caramelo de café 69

Grafico 7. Panelita 70

LISTA DE DIAGRAMAS

Pág.

Diagrama 1. Elaboración de arequipe con leche en polvo 24

Diagrama 2. Elaboración de arequipe con leche en polvo 25Con enzima inmovilizada

Diagrama 3. Elaboración de arequipe 26

Diagrama 4. Elaboración de arequipe con enzima inmovilizada 27

Diagrama 5. Elaboración de caramelo de café 28

Diagrama 6. Elaboración de caramelo de café con enzima 29Inmovilizada

Diagrama 7. Elaboración de Panelitas 30

Diagrama 8. Elaboración de panelitas con enzima inmovilizada 31

Diagrama 9. Arequipe con leche en polvo 72

Diagrama 10. Arequipe con leche en polvo con enzima 73inmovilizada

Diagrama 11. Arequipe 74

Diagrama 12. Arequipe con enzima inmovilizada 75

Diagrama 13. Caramelo de café 76

Diagrama 14. Caramelo de café con enzima inmovilizada 77

Diagrama 15. Panelitas 78

Diagrama 16. Panelitas con enzima inmovilizada 79

LISTA DE APENDICES

pág

Apéndice 1. Cálculos para el porcentaje de hidrólisis 90

Apéndice 2. Cálculos de los análisis fisicoquímicos 92

Apéndice 3. Cálculos estadísticos de la prueba sensorial 94

Apéndice 4. Cálculos estadísticos de la reutilización 102

Apéndice 5. Balance de materia 104

LISTA DE ANEXOS

pág

Anexo 1. Ficha técnica del MAXILACT L. 2000 107

Anexo 2. A method for determining lactose and 117Sucrose contents in ice cream

Anexo 3. Decreto 2310 de leches concentradas del 120Ministerio de Salud

Anexo 4. Formulario de la prueba sensorial 129

Anexo 5. Tabla de la prueba de pares 130

INTRODUCCIÓN

Este trabajo consistió en elaborar dulces de leche mediante lactosahidrolizada utilizando el método de inmovilización por atrapamiento. Seanalizaron diferentes tipos de soportes y medios de solidificaciónpara seleccionar aquel que permitiera obtener perlas resistentes aparámetros como agitación y elevadas temperaturas para inmovilizar laenzima, además se evaluaron parámetros de temperatura, tiempo y pHpara encontrar el punto máximo de hidrólisis con el método deinmovilización y así poder elaborar los dulces de leche. Comocomplemento a estos estudios se analizó si la enzima podía volver a serreutilizada y como variaba el porcentaje de hidrólisis en cada uso. Anivel fisicoquímico se realizaron análisis de humedad, cenizas, grasa,azucares reductores, con el fin de determinar si estas característicasvariaban con respecto a los dulces que no se hidrolizan. Se realizarontambién análisis microbiológicos como: Recuento de mesófilos,coliformes totales, fecales, mohos y levaduras, estafilococos, loscuales se hicieron a los dulces con hidrólisis de lactosa y al patrón,determinándose que presentaban una calidad bacteriológica buena. Serealizó el seguimiento sensorial con lo cual se observó que losproductos con hidrólisis presentan mejores características sensorialesen cuanto a color, consistencia y nivel de dulce, finalmente se destacóen los productos hidrolizados la característica de una mayor vida útilal ser evaluados durante dos meses.

Con la utilización de lactosa hidrolizada mediante inmovilización secrea una gran ventaja de disminución de costos en las empresas delácteos debido a que las enzimas inmovilizadas pueden ser reutilizadasy además permiten tecnificar los procesos existentes.

OBJETIVOS

GENERAL

Elaborar dulces de leche con lactosa hidrolizada por medio del métodode inmovilización por atrapamiento.

ESPECIFICOS

♦♦ Evaluar los diferentes soportes y medios de solidificación parainmovilizar la enzima por el método de atrapamiento.

♦♦ Seleccionar métodos confiables y reproducibles para la medición dedel porcentaje de hidrólisis en condiciones especificas.

♦♦ Definir los métodos para la elaboración de dulces de leche(arequipes, panelitas y caramelos) a partir de hidrólisis de la lactosacon enzima inmovilizada.

♦♦ Evaluar las características fisicoquímicas y microbiológicas de losproductos frente a un patrón.

♦♦ Establecer la calidad sensorial del producto.

1. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

1.1 LA LACTOSA

La lactosa es el carbohidrato de la leche. Aunque cantidades deglucosa, galactosa y otros azucares están presentes en la leche, lalactosa representa el 97,5% de los glúcidos de la leche. Suscaracterísticas inciden en el procesamiento de la leche por suspropiedades de solubilidad, poder reductor, hidrólisis yfermentabilidad. Generalmente se encuentra de 4 a 6% en la leche devaca, en promedio 4.8% constituyendo del 50 al 52% del total desólidos de la leche descremada (5).

La lactosa es un disacárido y edulcorante natural presente en la lechede todos los mamíferos donde constituye el principal componenteglucido. El organismo humano no puede asimilar este disacárido sin suhidrólisis previa a glucosa y galactosa proceso que es catalizado poruna lactasa localizada en las microvellosidades del intestino delgado(20).

Tiene algunos aspectos de importancia en la leche y los productoslácteos. Es un factor critico en los productos fermentados ymadurados, contribuye al valor nutritivo de la leche y derivados, estarelacionada con la textura y solubilidad de ciertos productos lácteosalmacenados y juega un papel importante en el color y sabor de losproductos lácteos que han sido calentados (9).

Se encuentra en solución en la fase acuosa de la leche y es undisacárido compuesto por D-glucosa y D-galactosa. Puede serdesignado como 4-0 Beta. D-galactopirasonil – D-glucapiranosa. Sepuede presentar en las formas Alfa y Beta. (6)

Con hidrólisis ácida o enzimática una mol de lactosa proporciona una

mol de glucosa y una mol de galactosa, estableciendo que esta formadopor estas dos hexosas.

La lactosa es 1/5 parte tan dulce como la sacarosa. Es mas dulce aconcentraciones más altas. La hidrólisis enzimática de la lactosa a unjarabe de glucosa y galactosa eleva considerablemente el sabor adulce.

En su comportamiento químico, es muy parecida a carbohidratossimilares y reaccionan de acuerdo a las reglas generales de la químicade los carbohidratos así las reacciones incluyen grupos como: (6)

- El enlace glucosidico de los monosacárido

- El grupo reductor de la glucosa

- El grupo hidroxilo libre de la glucosa y la galactosa

- Los enlaces carbono-carbono.

1.1.1 Beta-Galactosidasa: Aunque él término lactasa es obsoletomuchos autores continúan utilizándolo para designar la enzima Beta-galactosidasa cuya nomenclatura internacional es: E.C. 3.2.1. 23

La Beta-galactosidasa es una de las enzimas mejor definidas en laliteratura. Tradicionalmente se ha trabajado mucho sobre la enzima deEscherichia coli. Sin embargo esta enzima es ampliamente distribuidaen la naturaleza así: (19)

• plantas: duraznos, albaricoques, almendras, semillas de alfalfa,granos de café.

• Levaduras: kluyseromyus lactis, kluyveromyces frágilis, Candidapseudotropicalis.

• Bacterias: Escherichia coli, Bacillus megaterium, Thermusaquaticus, Streptococcus lactis, Streptococcus thermophillus,Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus belatericus.

• Hongos: Neurospora crassa, Aspergillus foetidos, Aspergillus niger,Aspergillus flavus, Aspergillus oryzae, Aspergillus phoenicis, Mucorpercillus, Mucor melei.

• Organos animales: Intestino, cerebro.

La Beta- galactosidasa de diferentes fuentes varía considerablementeen muchas de sus propiedades aunque la especificidad de la enzima esfundamentalmente la misma.

1.1.2 Lactasas comercialmente accesibles y sus propiedades:numerosas B-galactosidasas de origen microbiano son producidascomercialmente, varias de ellas aceptadas para uso en la elaboraciónde alimentos de consumo humano (20). Ver cuadro 1

Cuadro 1. Lactasas comerciales de origen microbiano

CEPA LOCALIZACION PH OPTIMO T OPTIMA (°C ) OBSERVACION

E. coli Intracelular 7.0 35-40 De uso nopermitido en laindustria láctea

B. circulans Intracelular 6.0 45-50 De uso nopermitido en laindustria láctea

K. lactis Intracelular 7.0 40-45 De uso permitidoen la industrialáctea

K. fragilis Intracelular 6.8 45-50 De uso permitidoen la industrialáctea

A. oryzae Extracelular 4.5 50-55 De uso permitidoen la industrialáctea

A. niger Extracelular 3.5 55-60 De uso permitidoen la industrialáctea

Fuente: simposio internacional de biotecnología en la industria deAlimentos en Canadá

Las lactasas de levadura (kluyveromices lactis), tienen un pH, óptimoen la zona neutra (6.8-7.0) haciéndolas apropiadas para la hidrólisis delactosa en leche y suero dulce; Son además menos inhibidas porgalactosa. Sin embargo son mucho más termosensibles que lactasasfúngicas. Necesitan además iones activadores para alcanzar su nivel

óptimo de actividad. Atendiendo a estas características, además sercomercialmente accesibles y de uso permitido en tecnología dealimentos (20).

Los factores más importantes para la continuación de la actividadenzimática son el pH y la temperatura. Metales pesados como el zinc(mas de 5x10–4 M) y el cobre (mas de 5x104) ejercen un efectofuertemente inactivador sobre la enzima. Por el contrario la actividadde la lactasa y su estabilidad es aumentada por el magnesio (10 –4M),manganeso (10-4M ) y potasio (10M). Concentraciones de fosfato dehasta (10-2M) influirá positivamente por la ligazón del calcio. En lapractica se encuentran los dos grupos de minerales. Por esto la posibleinfluencia de los iones metálicos tendrá que ser determinada para cadasustrato (10).

El Maxilact L.2000® es una preparación comercial de la enzimaderivada de la levadura láctea kluyveromyces lactis. Ver ANEXO 1.

Características:

• Apariencia: liquido carmelito claro

• Actividad: cada gramo de Maxilact L.2000® contiene 2.000unidades de lactasa neutra. Una unidad de lactasa neutra es lacantidad de enzima que formara un micromol por minuto para lascondiciones del test.

• Efecto de la temperatura: a su pH óptimo la temperatura optima esde 35-40 °C

• Efecto del pH: a 30 °C el pH óptimo esta entre 6.3-6.7 unidades depH.

• Estabilidad: se debe almacenar en un lugar frío.

En el cuadro 2 podemos ver la utilización de la enzima B-galactosidasapara el desarrollo de nuevos productos.

Cuadro 2. Uso de la Beta – Galactosidasa

Fuente: salud y nutrición (Internet)

1.2 HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA

La lactosa puede ser hidrolizada por la enzima Beta-D-galactosidasallamada también lactasa y por soluciones diluidas de ácidos fuertes.Los productos inmediatos de la hidrólisis son glucosa y galactosa enigual proporción, pero reacciones aledañas pueden alterar este cuadroa través de la formación de oligosacáridos sobre todo cuando laconcentración de lactosa es mayor del 35% (24).

La actividad de la Beta-D-galactosidasa es muy distribuida en lanaturaleza, habiéndose encontrado en muchos tejidos animalessuperiores, en levaduras, en bacterias, en ases y en plantas. Lapresencia de galactosa inhibe la hidrólisis enzimática de la lactosa,pero la glucosa no. Aumentando la concentración de la enzima o latemperatura aumenta la rata de hidrólisis. La reacción sin embargo nose limita a la hidrólisis con la producción de glucosa y galactosa sinoque es también acompañada por la formación inmediata de variosoligosacáridos. Estos permanecen sin cambiar por lo menos doce horasdespués de que toda la lactosa ha sido hidrolizada. En soluciones delactosa diluida solamente se forman trazas de oligosacáridos, pero seforma gran porcentaje en concentraciones por encima del 35% (19).

Procesamiento de leche libre de lactosaProductos lácteos libres de lactosa

Yoghurt bajo en lactosaYoghurt dulce

Concentrado bajo en lactosa para heladosObtención de lactosa de suero ácido y dulce

Jarabes y manufactura de dulcesElaboración de quesos

El uso de las enzimas hidroliticas tiene la ventaja de reducir elcontenido de lactosa en la leche y los productos lácteos sin afectar lasproteínas, lo que es imposible cuando se utiliza hidrólisis ácida. Unnumero de patentes describen procesos usando enzimas para hidrolizarla lactosa, para mejorar la estabilidad del producto, prevenir lacristalización de la lactosa o disminuir el contenido de la lactosa parapropósitos de alimentación(13).

La hidrólisis de una porción de la lactosa ha demostrado ser un métodopara retardar la cristalización de la lactosa y por consiguiente mejorarla estabilidad de la leche concentrada congelada. Una parte de lactasade un cultivo de levadura especialmente de Saccharomyces fragillisagregada a 40 partes de lactosa en leche condensada produce 75% dehidrólisis generalmente en 4 horas a 38-43 °C. Cuando esta es usadapara estandarizar leche entera condensada sin tratar, La vida útil dealmacenamiento del producto aumenta mas o menos el doble si el 10%de la lactosa es hidrolizada o 5 veces mas si el 30% de la lactosa eshidrolizada.

En la figura 1. se puede ver el mecanismo de reacción de hidrólisis de lalactosa (19).

Figura 1. Hidrólisis de la lactosa

La hidrólisis de la lactosa para obtener galactosa y glucosa es unprocedimiento que se ha empezado a utilizar desde que se dispone de

C12H22011 + H2O Enzima C6H12O6 + C6H12O6 B-Galactosidasa

LACTOSA GLUCOSA GALACTOSA

Con este tipo de hidrólisis se consigue que el azúcar de la leche seamas dulce en algunos productos y más digestible en algunos alimentos.Ver cuadro 3

Cuadro 3. Comparación entre la capacidad edulcorante y la rotaciónespecifica de algunos azucares comunes

AZUCAR PODER EDULCORANTERELATIVO

ROTACIÓNESPECIFICA GRADOS

CIRCULARESLACTOSA 16 + 52,5°

RAFINOSA 22 + 104.0°GALACTOSA 32 + 80.2°RAMNOSA 32 + 8.3°MALTOSA 32 + 137.0°XILOSA 40 + 18.8°

GLUCOSA 74 + 52.5°SACAROSA 100 + 66.5°

AZUCAR INVERTIDO 130 -LEVULOSA 173 -92.3°

Fuente: salud y nutrición (Internet)

Generalmente se entiende por lactosa hidrolizada la que ha sidohidrolizada en un 70-80%.

Las dos técnicas que suelen emplearse para hidrolizar la lactosa son:

- la adición directa de la enzima a una solución de lactosacontrolando pH y Temperatura (enzima libre)

- el paso de una solución de lactosa sobre enzimas inmovilizadas

1.3 ENZIMAS INMOVILIZADAS

Los métodos de inmovilización reversibles de enzima tiene comoprincipal ventaja la posibilidad de sucesivos reusos del soporte, con elconsiguiente abaratamiento del proceso enzimático(20)

En razón de los costos relativamente altos de las lactasas comerciales,comparado con el bajo valor de lactosueros y permeatos, la adicióndirecta de la enzima a los mismos (trabajando con lactasa a perdida) eseconómicamente prohibitivo. Este problema puede ser solucionado conla inmovilización de la enzima (20).

1.3.1 Métodos de inmovilización: las enzimas pueden inmovilizarsenen materiales insolubles en agua y retener su capacidad catalíticas.

Los derivados insolubles de la enzima tienen un uso practico, puespueden ser añadidos o extraídos de la mezcla de reacción sin mayordificultad, lo que permite un mejor control de la reacción, suautomatización y la reutilización de la enzima inmovilizada (16).

Existen varios métodos para inmovilizar una enzima, la mayoría de ellosse ilustran en la figura 2.

Al tratar de clasificar estos métodos se concluye que son dos losfundamentales; el que requiere de una reacción química entre la enzimay el material de soporte para formar unión covalente y el método queatrapa o encierra a la enzima sin que se produzca una reacción química.

Entre los métodos mas conocidos de inmovilización se encuentran: (16)

- Adsorción: Es el método más antiguo y probablemente el menosentendido de los métodos de inmovilización de la enzima; algunasenzimas han sido adsorbidas por polímeros orgánicos, vidrios, sales,minerales, óxidos de metal y varios compuestos de silicio comobentonito y sílice coloidal.

- Enlacé Covalente: La unión covalente de una enzima a un soporte es,en teoría, el método más estable de inmovilización. En esteprocedimiento muy empleado se ha utilizado una gran variedad depolímeros orgánicos.

- Atrapamiento: Se ha logrado atrapar enzimas en varios polímerosde origen sintético y natural entre ellos la poliacrilamida.

- Entrecruzamiento: Se han polimerizado enzimas porentrecruzamiento con agentes difuncionales tales como benzibina,

disotiosanatos, glutaraldehidos, etc. En general el producto esgelatinoso y no se puede manejar con facilidad.

- Microcapsulación: Se han encapsulado en membranas de variospolímeros. Estas cápsulas se pueden preparar en tamaños que varían deuna a muchas micras. La membrana evita que la enzima se pierda y a suvez permite que pequeñas cantidades de sustrato alcancen la enzima.

- Intercambio iónico: Por interacciones electrostáticas se puedenadherir a resinas intercambiadoras. Este método es sencillo y barato.La primera vez que se uso comercialmente se emplearon enzimas fijasen una resina intercambiadora.

1.3.2 Soportes y medios de solidificación utilizados en lainmovilización por atrapamientoEntre los soportes utilizados para inmovilizar enzima por atrapamientose encuentran: (26)- Alginato de sodio: Sal sódica del ácido algínico, usadafrecuentemente de forma preferente al ácido y ala alginato de calciopor su gran solubilidad en agua. Es un polvo de color crema que sedisuelve en agua formando una solución viscosa, coloidal. Se empleacomo producto de cobertura en repostería, y como emulsionante yespesante y agente formador de suspensiones en los pudines, mezclaspreparadas para repostería, salsas y bebidas refrescantes.

- Carboximetil celulosa: Agente de volumen soluble en agua,gelificante, estabilizante y espesante sintetizado químicamente apartir de la pulpa de madera. Los geles de CMC son menos viscososcuando se calientan, presentando propiedades similares a la de losgeles de gelatina. Entre muchos de los usos de esta goma sintética seencuentra la prevención de la formación de cristales de hielo en loshelados; para evitar el rezumado del agua de las mermeladas y losrellenos de pasteles, el mantenimiento de la humedad en productos depanadería y el aporte de volumen a los alimentos bajos en calorías.

- Pectina: Emulsionantes, gelificantes y espesantes presentes en lasplantas, especialmente en las frutas, preparados para uso alimentario apartir de desechos de manzana, naranja y limón con ácido caliente ocon un álcali. Los principales tipos utilizados son las propias pectinas y

sus sales (pectato potasico, pectato sódico y la pectinamida), seemplean en pastelería, mermeladas, jaleas, helados, compotas ybebidas refrescantes.

- Agar: Es una goma natural extraída de diferentes especies dealgas rojas, el agar se utiliza como espesante y gelificante enproductos horneados derivados lácteos, pescados, productos cárnicos,conservas de frutas y repostería.

- Cloruro de sodio: Sodio blanco cristalino que es probablemente elconservante más antiguo, y permite encurtir rápidamente algunosproductos.

- Cloruro de calcio: Polvo incoloro utilizado como secuestrante envegetales procesados se utiliza como agente desecante, comoendurecedor para ser crujientes las frutas y verduras.

Figura 2. Inmovilización de las enzima

E

E E E E E

E E

E E E E

E E

E E E E E E E

ADSORCION ENLACE COVALENTE

ATRAPAMIENTO

E E

E

E

ENTRECRUZAMIENTO MICROENCAPSULADO

E EE E E

1.4 INTOLERANCIA A LA LACTOSA

La intolerancia a la lactosa es un conjunto de síntomas que resultan dela incapacidad del cuerpo de digerir el azúcar de la leche llamadalactosa. Esta se encuentra comúnmente en las bebidas y alimentoslácteos y es digerida en los intestinos. La lactasa descompone a lalactosa de tal modo que es posible que ésta pueda ser absorbida en eltorrente sanguíneo. Cuando el cuerpo no produce suficiente lactasa, lalactosa no puede ser digerida, lo cual puede producir la intolerancia.Cada individuo puede tener diferentes niveles de deficiencia ointolerancia, se produce con cierta frecuencia en los adultos y puedeser congénita o adquirida. En ciertos casos puede suceder que noproduzca síntomas sino a comienzos de la edad adulta por esto es degran importancia conocer los efectos que produce. (13)

Antes de que se comenzaran a emplear productos lácteos y antes de ladomesticación de los animales productores de leche, los alimentos quelos seres humanos recibían después del periodo de lactancia, nocontenían lactosa alguna. Por esta razón, por aquel tiempo, la mayoríade adultos padecía una deficiencia de lactasa y una intolerancia a lalactosa. Tan pronto como se dispuso de leche para todos los grupos deedades, se favoreció la actividad permanente de la lactasa. Los sereshumanos capaces de digerir la lactosa, podían beber leche y mantenero mejorar así su estado general de salud (21).

En individuos con una actividad de lactasa alta, la lacctosa eshidrolizada, lo que influencia de una manera positiva la absorción decalcio; personas con una actividad de lactasa baja, carecen de esteposible mecanismo de compensación y, por lo tanto, la absorción decalcio es inferior. Las deformaciones del esqueleto y ladescalcificación que se presenten tendrá como consecuencia unaviabilidad inferior. El antecedente genético es demostrado por laincidencia de una absorción de lactosa deficiente en los diferentesgrupos étnicos. ver cuadro 4

Cuadro 4. Intolerancia a la lactosa en adultos

GRUPO ETNICO MUESTRAS POBLACION PORCENTAJE ABSORCIONDEFICIENTE DE LACTOSA

Europeo occidentalDanésAmericano Blanco

Australiano

7002019

1451210

1-2101919166

Europeo OrientalFinlandésJudíos germanopolacos enPolonia, Rusia, y Rumania

159

53

18

79MediterráneoJudío Israelí

Árabe PalestinoGriego Chipriota

932086717

61678188

NegroideNegro Americano

Negro NigerianoBantú Africano

4122421

72779895

AsiáticoHindú

Chino, IndúChinoFormosano, FilipinoTailandésChino, CoreanoJaponésChino Americano

10022204

2714075113

625485909697100100100

Indio HemisferioOccidentalIndio ColombianoPeruanoIndio NorteamericanoEsquimal

24303

25

58666788

AustraloideAustralianoAborigen

62324

8495

Fuente: technical data sheet

Se ha encontrado que una proporción importante de la poblaciónmundial es intolerante a la lactosa, es decir, incapaz de digerirla por locual la hidrólisis de la lactosa se ha convertido en una alternativa parala industria, debido a que si se elaboran productos con lactosahidrolizada pueden mejorar sus características físicas, químicas ysensoriales para que la población afectada los pueda consumir

1.4.1 Consecuencias de la intolerancia de la leche para lanutrición: el 30% de las calorías de la leche completa y el 60% de lasde la leche desnatada, son suministradas por la lactosa (21).

• Personas con intolerancia a la lactosa y con una actividad de lactasabaja, no podrán aprovechar esta energía del modo adecuado.

• Personas con tomas de alimentos marginales no utilizaran lasproteínas de la leche de una manera optima, o sea las proteínasserán empleadas para la energía del cuerpo en lugar de serconvertidas en proteínas del organismo.

• Dado que en el caso de personas con intolerancia a la leche, lalactosa no es absorbida, servirá como fuente de hidratos decarbono para la microllora en los intestinos. Como consecuencia deesto, se tomara ácido láctico así como dióxido de carbono, lo queproducira irritación del intestino y del colon y aglomeración deliquido del cuerpo en el colon.

• Otras consecuencias adicionales son la diarrea y síntomas comocontracciones musculares dolorosas, flatulencia, etc. El hecho deque los alimentos sean rápidamente transportados por los intestinossupone la perdida de muchas proteínas y minerales de gran valor.Además, la diarrea planteara problemas por lo referente a lascondiciones higiénicas, así como por la posibilidad de (re)infecciones.

Actualmente sé esta generalizando la adición de la lactosa hidrolizadaen la preparación de alimentos para personas que sufren deintolerancia a la lactosa o azúcar de la leche, debido a que permiteobtener productos mucho mas digeribles evitando la deficiencia de B-galactosidasa o enfermedades con consecuencias secundarias.

1.5 ANÁLISIS SENSORIAL

La evaluación sensorial es una ciencia multidisciplinaria en la que seutilizan panelistas humanos que emplean los sentidos de la vista, olfato,gusto, tacto y oído, para analizar, medir e interpretar lascaracterísticas sensoriales y la aceptabilidad de los productosalimenticios y de muchos otros materiales (23).

Aplicación de la evaluación sensorialNo existe ningún otro instrumento que pueda reproducir o reemplazarla respuesta humana; por lo tanto, la evaluación sensorial es un factorprimordial en el estudio de los alimentos.

La evaluación sensorial se utiliza en los sectores de investigación,desarrollo y control de calidad con el objetivo de: (14)

• desarrollar un nuevo producto• Calificar aceptación y preferencia del consumidor potencial• mejorar procesos productivos existentes con el fin de evitar

el deterioro de características organolépticas• Determinar la estabilidad y vida útil de los productos

alimenticios en los lugares de almacenamiento.

1.5.1 Metodología para el análisis sensorial: Si se desea obtenerresultados confiables y validos en los estudios sensoriales, el paneldebe ser tratado como un instrumento científico. Toda prueba queincluya paneles sensoriales debe llevarse a cabo en condicionescontroladas, utilizando diseños experimentales, métodos de prueba yanálisis estadísticos apropiados. Solamente de esta manera, el análisissensorial podrá producir resultados consistentes y reproducibles.(23).

El plan para una evaluación sensorial debe incluir los siguientesaspectos:

• Definición de los objetivos de la prueba sensorial.La pregunta principal es ¿qué información se espera conseguir a travésdel panel?, Como respuesta se formula la hipótesis (nula y alterna) y elnivel de error tolerable (significancia estadística) (14).

• Selección del tipo de prueba.La selección del tipo de prueba experimental a seguir en la evaluaciónsensorial, esta relacionada directamente con los métodos estadísticosque se usan para analizar los resultados de esas prueba (14).

Las pruebas sensoriales pueden describirse o clasificarse endiferentes formas. Según la escala de datos obtenidos, enparametricas y o parametricas; por el tipo de objetivo, en afectivas(orientadas al consumidor), discriminativas y descriptivas (orientadasal producto) (23).

En las pruebas afectivas, el evaluador expresa su reacción subjetivaante el producto, indicando si le gusta o le disgusta, si lo acepta o lorechaza. O si lo prefiere a otro. Dentro de estas pruebas seencuentran, la prueba de aceptación y la prueba de ordenamiento depreferencia.

En las pruebas descriptivas “perfil del gusto”, se analiza la calidadtotal del producto, en este método se evalúan varias característicaspor separado, asignándose un valor numérico sobre la escala deacuerdo a la intensidad de la característica.

• Pruebas de aceptación. Las pruebas de aceptación se emplean paradeterminar l grado de aceptación de un producto por parte de losconsumidores. Este tipo de prueba se utiliza para evaluar lasdiferencias en el color, aroma, sabor, textura y otrascaracterísticas de la calidad de los alimentos.

• Pruebas de preferencia. Las pruebas de preferencia le permiten alos consumidores seleccionar entre varias muestras, indicando siprefieren una muestra sobre la otra o si no tienen preferencias. Laspruebas que se utilizan son preferencia pareada, de ordenamiento yde categorías.

• Diseño del formularioLuego que se decide la prueba que se va aplicar es necesario diseñar unformulario claro que se ajuste a las necesidades y parámetros que sebuscan con el análisis. Para esto se debe escoger la mejor escala decalificación que cumpla con los objetivos. Las escalas son las siguientes:(23)

• Nominal. Los números no tienen valor numérico real ya que seemplean para designar o nombrara características, es decir, losvalores de las variables se establecen por el nombre que se le da acada uno de ellos.

• Ordinal. Los números representan posiciones. Las muestras seordenan de acuerdo a magnitud.

• De intervalo. Permiten ordenar muestras de acuerdo a la magnitudde una sola característica del producto, a la aceptabilidad o a lapreferencia. Permiten indicar el grado de diferencia entre otrasmuestras.

• Racionales. Permite diferenciar los valores de una variable dando aconocer cuantas veces es un dato mayor que otro. En esta escalaexiste un verdadero punto cero, el cual indica la ausencia completade una característica.

• Toma y Presentación de la muestra

Las muestras utilizadas en la evaluación sensorial deben prepararse dacuerdo a un método estandarizado, teniendo en cuenta los objetivosdel análisis.

Los panelistas son influenciados por todas las características delmaterial de prueba, por consiguiente, las muestras deben serpreparadas y servidas de forma tan uniforme como sea posible, eltamaño de la porción debe estar alrededor de 30ml para un alimentoliquido, 30gr cuando es sólido y en algunos casos presentar la porciónnormal de consumo. Todas las muestras deben presentarse a la mismatemperatura, correspondiente a la del consumo habitual del alimento(14).

Todos los panelistas deben recibir muestras idénticas similares enapariencia; de lo contrario puede existir influencia sobre lasrespuestas. Por regla general, no deben exceder de seis por personaen una prueba y, deben ser codificadas con números aleatorios de 2 o 3dígitos (12).

• Conformación del panelEl panel es el instrumento primordial en la evaluación sensorial. Suvalor depende de la objetividad, precisión y reproductibilidad del juiciode los panelistas. La calificación de los panelistas depende del tipo deprueba que se va a realiza.

• Instalaciones para pruebas sensorialesLas áreas básicas que toda instalación de pruebas sensoriales debetener, son: (23)

- área de preparación de alimentos- área separada para la discusión del panel- área de cabinas de degustación- material y equipo para preparar y servir las muestras

Las pruebas sensoriales requieren de un lugar especial para surealización. Algunas pruebas, tales como las degustaciones hechas porjueces tipo consumidor, pueden y deben llevarse a cabo en un ambienteque no se haya impuesto al juez o sea, en lugar donde sea comúnencontrar a este, como por ejemplo un supermercado, escuela o parque.Pero, para la mayoría de las pruebas sensoriales que se realizan en laindustria alimentaría, es necesario contar con un lugar diseñado ydestinado especialmente para las pruebas.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

La presente investigación se realiza en la planta piloto de Lácteos y ellaboratorio de control de calidad de la Universidad de la salle. En estecapitulo se describe él procesó para la inmovilización de la enzima, lasmaterias primas, la elaboración de los productos, las pruebasmicrobiológicas, fisicoquímicas y sensoriales.

2.1 INMOVILIZACIÓN DE LA ENZIMA

La enzima B-galactosidasa, se inmovilizo por atrapamiento en unsoporte inerte, en forma de esferas, la enzima comercialmenteutilizada para la experimentación fue MAXILACT L.2000® verANEXO 1.

2.1.1 Preexperimentación: en esta fase se probaron varios soportespara la inmovilización como: alginato de sodio, carboximetil celulosa,pectina, y gelatina natural, además se probaron varios medios adiferentes concentraciones para solidificar los soportes como: agua,cloruro de sodio, y cloruro de calcio y así seleccionar el soporte quepresentara la mejor consistencia y estabilidad sin cambiar lascaracterísticas organolépticas de la materia prima (leche) alsometerlos a agitación y diferentes temperaturas.

Sobre los diferentes soportes se inmoviliza la enzima trabajando adiferentes concentraciones hasta encontrar la consistencia yestabilidad deseada.

La inmovilización se lleva a cabo utilizando el soporte y llevándolo adiferentes concentraciones con adición de agua, se somete acalentamiento hasta una temperatura de 43°C, se homogeniza y seadiciona 1.2 ml de la enzima MAXILACT® a la mezcla obtenida y selleva inmediatamente a una boquilla de 2mm que ayuda a la formaciónde perlas esféricas al caer en una solución a –2°C que permite darlemayor solubilidad al soporte para obtener perlas de un diámetrouniforme y una densidad promedio.

La cantidad de enzima utilizada para la inmovilización de la mezcla fuede 1.2 ml; se trabajo durante 4 horas a una temperatura de 37 °C ypara obtener una hidrólisis del 80%. Ver ANEXO 1.

2.1.2 Experimentación: se inmoviliza la enzima sobre el soporte y elmedio de solidificación seleccionado en la preexperimentación, paradeterminar los diferentes parámetros con los cuales se van a trabajarpara la obtención de los dulces de leche como son pH, temperatura ytiempo.

2.2 ELABORACIÓN DE LOS DULCES DE LECHE A PARTIR DEHIDRÓLISIS DE LA LACTOSA

Se elaboraron cuatro productos entre los cuales están:• arequipe con leche en polvo• arequipe tradicional• caramelo de café• panelitasCada uno de los productos anteriores se trabajaron como productopatrón con enzima inmovilizada.

2.2.1 Materias primaslos dulces de leche arequipe en leche en polvo, arequipe tradicional,caramelo de café y panelitas, se elaboraron con las siguientes materiasprimas:

- Leche: La definición legal la contempla como el producto integro yfresco de la ordeña completa de una o varias vacas sanas, bienalimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las

características fisicoquímicas y bacteriológicas que se establece.Dietéticamente se la considera como el alimento mas completo queentrega la naturaleza. Contiene todos los aminoácidos esenciales esfuente de calcio, fósforo, es fuente de vitaminas A, B1 y B12 (11).

- Azúcar: Se utiliza para dar sabor dulce a las comidas y en lafabricación de confites, pasteles, conservas, bebidas alcohólicas y noalcohólicas, y muchos otros alimentos. Como material alimenticiobásico, la sacarosa suministra aproximadamente un 13% de la energíaque se deriva de los alimentos. Su valor y su papel en la dieta humanason polémicos (4).

- Panela: se utiliza para dar sabor dulce al producto y colorcaracterístico.

- Bicarbonato de sodio: Se utiliza para la etapa de neutralización dela leche con el fin de disminuir la acidez y contribuir a la estabilidad delas proteínas e inducir la reacción de maillard (11).

- Citrato de Sodio: Se utiliza ampliamente como antioxidantesreguladores de la acidez.

- Café: se utiliza para dar sabor y color característico a loscaramelos.

- Leche en Polvo: se utilizo leche entera para la elaboración delarequipe con leche en polvo. Es el producto de la desecación de la lechefluida, se conocen tres clases entera, semidescremada y descremada,la presencia de grasa incrementa seriamente la dificultad defabricación a causa del peligro de oxidación y enranciamiento durantesu conservación (22).

- Enzima Maxilact L.2000®: es una preparación de lactasapurificada aislada a partir de una cepa especial del fermento lácteoKluyveromyces marxianus var lactis. Esta enzima hidroliza el azúcarde la leche, la lactosa en dos monosacáridos la glucosa y la galactosa.Ver ANEXO 1. Esta enzima se puede utilizar libre o inmovilizada comoen esta investigación.

2.2.2 Etapas de elaboración

- Recepción de la leche: la leche es puesta en la planta en cantinasde aluminio con unos parámetros definidos de calidad, que son lossiguientes acidez de 16 a 18 grados Thorner (°Th), pH de 6.6 a 6.7,materia grasa 3.0 a 3.2% y una densidad entre 1030 y 1038gr/ml (11).

- Filtración: El objetivo principal de la filtración es retirar laspartículas extrañas presentes en la leche y que pueden causardefectos en la calidad del producto final, como son pelos, insectos ypastos entre otros.

Entre los elementos utilizados para filtrar la leche están los coladores,cedazos, o tamices en materiales como acero inoxidable, nylon,plásticos o como el tamiz en lienzo.

- Hidrólisis: para hidrolizar la leche se utilizo la enzima Maxilact®inmovilizada sometiéndola a las condiciones óptimas del proceso quecorresponden a un tiempo de 4 horas y a una temperatura de 43°C paramantener estas condiciones se utilizo un termostato

- Neutralización: Para la elaboración de los arequipes se neutralizacon bicarbonato de sodio con el fin disminuir la acidez titulablecontribuyendo a la estabilidad de las proteínas e inducir la reacción demaillard o pardeamiento no enzimático (11).

- Precalentamiento: para la elaboración de los arequipes se utilizaesta etapa que tiene como fin destruir lipasas, levaduras y mohos,facilitar la disolución de los azucares y controlar la estabilidad de lasproteínas (11).

- Concentración: luego de tener la leche lista, se le agregan losingredientes en los respectivos casos, la concentración con agitacióncontinua se realiza con el objeto de disminuir la humedad y aumentar laproporción de sólidos; hasta el punto que de la consistencia deseada.Durante los procesos la mezcla alcanza una temperatura aproximada de90°C y los sólidos totales varían para cada uno de los productos verCuadro 21.

La determinación del punto final se logra con un refractómetro hastallegar al porcentaje de sólidos totales deseados.

- Preenfriamiento: este proceso se realiza una vez alcanzada latextura y el color deseados. Se interrumpe el calentamiento y se dejaquieta la mezcla hasta que se disminuya un poco la temperatura,durante un tiempo aproximado de 2 a 4 minutos, con el fin de permitirla salida del vapor de agua, evitando así su condensación en el interiorde la masa (8). El tiempo no debe exceder de 4 minutos ya que de locontrario se aumenta la viscosidad del producto y no se deja manipularfácilmente.

- Moldeo: el moldeo se realiza con la ayuda de espátulas y el productofinal se deposita en bandejas para dar la forma que se requiere.

- Enfriamiento: se realiza a una temperatura de medio ambiente por20 minutos aproximadamente para caramelos y panelitas.

- Envasado y Almacenamiento: los arequipes se envasan enrecipientes plásticos cuando se encuentran a una temperatura de 55 a60°C y los caramelos y panelitas se cortan y empacan en bolsas sépolipropileno. El almacenamiento se realiza a temperatura ambientepara todos los productos.

Los procesos para la elaboración de dulces de leche se resumen en losdiagramas 1 a 8.

Diagrama 1. Elaboración de arequipe con leche en polvo

LECHE EN POLVO

AGUA

AZUCARBICARBONATO DE SODIO

MEZCLAVAPOR

PERDIDAS

AREQUIPE LP

AREQUIPE LP

PERDIDAS

RECEPCION DE LA MATERIA PRIMA

MEZCLADO

NEUTRALIZACION

PREENFRIAMIENTO

ENVASADO

ENFRIAMIENTO

ALMACENAMIENTOT ambiente

CONCENTRACION°BRIX 70

Diagrama 2. Elaboracion de arequipe con leche en polvo con enzimainmovilizada

LECHE EN POLVO

LECHE EN POLVO

PERDIDASAGUA

ENZIMA

BICARBONATO DE SODIOAZUCAR

AREQUIPE LP

VAPOR

AREQUIPE LP

PERDIDAS

AREQUIPE LP


MEZCLA

HIDRÓLISIST 43°C

NEUTRALIZACION


PREENFRIAMIENTO

ENVASADO

ENFRIAMIENTO

ALMACENAMIENTO T ambiente

Diagrama 3. Elaboración de arequipe

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

BICARBONATO DE SODIO

VAPORAZUCAR PERDIDAS

CITRATO DE SODIO

AREQUIPE

PERDIDAS

|

AREQUIPE


FILTRACION

NEUTRALIZACION

PRECALENTAMIENTO

CONCENTRACION ° BRIX 70

PREENFRIAMIENTO

ENVASADO

ALMACENAMIENTOT. ambiente

ENFRIAMIENTOT. ambiente

Diagrama 4. Elaboración de Arequipe con enzima inmovilizada

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

ENZIMA


VAPORAZUCAR PERDIDAS

AREQUIPE

PERDIDAS

AREQUIPE


FILTRACION

HIDRÓLISIST 43°C

NEUTRALIZACION

PRECALENTAMIENTO

CONCENTRACION

PREENFRIAMIENTO

ENVASADO

ENFRIAMIENTO


Diagrama 5. Elaboración de caramelos de café

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

AZUCAR VAPORCITRATO DE SODIO PERDIDAS

CAFÉCARAMELO

CARAMELO

PERDIDAS

CARAMELOS


FILTRACION

CONCENTRACION °BRIX 78

PREENFRIAMIENTO

MOLDEOT 60°C

ENFRIAMIENTO T ambiente

CORTE

EMPAQUE


Diagrama 6. Elaboración de caramelo de café con enzimainmovilizada

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

ENZIMA

AZUCAR VAPORCITRATO DE SODIO PERDIDAS

CAFÉCARAMELO

CARAMELO

PERDIDAS

CARAMELO


FILTRACION

HIDRÓLISIST 43°C

CONCENTRACION 78°BRIX

PREENFRIAMIENTO

MOLDEO T60°C

ENFRIAMIENTOT ambiente

CORTE

EMPAQUE


Diagrama 7. Elaboracion de panelitas

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

AZUCAR VAPORPANELA PERDIDAS

PASTA DULCE

PANELITAS

PERDIDAS

PANELITAS


FILTRACION

CONCENTRACION °BRIX 8O

PREENFRIAMIENTO

MOLDEOT 60°C

ENFRIAMIENTO T ambiente

CORTE

EMPAQUE


Diagrama 8. Elaboracion de panelitas con enzima inmovilizada

LECHE CRUDA

LECHE CRUDA

PERDIDAS

ENZIMA

AZUCAR VAPORPANELA PERDIDAS

PASTA DULCE

PANELITAS

PERDIDAS

PANELITAS


FILTRACION

HIDRÓLISIST 43°C


PREENFRIAMIENTO

MOLDEO

ENFRIAMIENTOT ambiente

CORTE

EMPAQUE


2.3 PRUEBAS FÍSICO-QUÍMICAS

2.3.1 % HidrólisisEsta medida expresa el porcentaje de glucosa de las muestras despuésde la hidrólisis, mediante una medición con un procedimientotitulométrico que utiliza la solución modificada de fehling. (Azucaresreductores). Ver ANEXO 2 y APENDICE 1.

Materiales:ProbetaPipetaBuretraErlemeyerGoteropipeta aforada de 5mlestufasoporte universalpinzasbomba de vacíopapel filtroembudo

Reactivos:Oxalato de potasio al 10%Acetato de plomo al 10%Felingh A y BSolución estándar (glucosa)Azul de metileno

2.3.2 Contenido de humedadSu determinación se basa en la pérdida de peso que sufre el alimento auna temperatura de 100°C hasta obtener peso constante.

Materiales:Cápsula de porcelana taradaBalanza analíticaEspátula y pinzas

EstufaDesecador

Figura 3. Estufa para la Determinación de Humedad

2.3.3 Contenido de cenizasSu determinación es mediante un calentamiento en etapas, primeropara eliminar el agua, a continuación para carbonizar el productototalmente y, finalmente, para incinerar en horno de mufla a 550°C.

Materiales:Balanza analíticaMuflaCrisol de porcelana previamente taradoDesecadorEspátula y pinzas

Figura 4. Mufla para la Determinación de Cenizas

2.3.4 Contenido de grasa (Extracto Etéreo)La grasa se extrae con éter de petróleo a partir del residuo de secadoobtenido en la determinación del contenido de humedad, el solvente seelimina por evaporación y se pesa el residuo de grasa.

Materiales:Equipo de extracción SoxhletBalanza analíticaDedal de papelDesecadorReactivos:Éter de petróleo

Figura 5. Extractor Soxhlet

2.3.5 °Brix: RefractometriaEsta medida expresa el contenido porcentual de sólidos solubles en elproducto, los cuales están constituidos fundamentalmente por losazucares reductores y no reductores.

Se expresa en unidades de °Brix, estos equivalen comercialmente a unaconcentración en sólidos solubles de g/ml.

Materiales:Refractómetro.

2.3.6 pH (potenciometria)Se realiza la lectura a la materia prima

Materiales:PotenciómetroVaso de precipitado de 100mlReactivos:Solución reguladora de pH.

2.4 PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS AL PRODUCTO

Con el fin de determinar la calidad bacteriológica del producto serealizaron análisis microbiológicos a los productos terminados porduplicado, en estos análisis se tuvieron en cuenta los parámetrosestablecidos en el decreto 2310 DEL MINISTERIO DE SALUD:Recuento de mesófilos, NMP coliformes totales, NMP de coliformesfecales, mohos y levaduras, y estafilococos coagulasa positiva.

2.4.1 Recuento total de mesófilos: para este recuento se utilizo elmétodo de recuento en la placa basándose en él numero de colonias quese desarrollaron en placas de agar plate count o para recuento que hansido previamente inoculadas por estrías con cantidades conocidas delalimento diluido e incubadas por 48 horas en condiciones ambientalespredeterminadas (T°= 37°C).

2.4.2 Recuento total de coliformes totales: Los coliformes totalesconstituyen una de las herramientas microbiológicas mas usadas, loscuales son indicadores de contaminación fecal. En esta determinaciónse uso el medio caldo billis verde brillante (brilla) con incubación por48 horas a 35°C.

2.4.3 Recuento total de coliformes fecales: los coliformes fecalescomponen un grupo de microorganismos seleccionados por incubación atemperaturas superiores a las normales (44-45,5°C), dependiendo delmétodo. Tales cultivos de enriquecimiento contienen por lo general unalto porcentaje de E. Coli tipos I y II y son por ello, indicativos de unaprobable contaminación de origen fecal del alimento.

2.4.4 Recuento de mohos y levaduras: las levaduras y los hongoscrecen mas lentamente que las bacterias en los alimentos no ácidos queconservan humedad y por ello pocas veces determinan problemas entales alimentos. Sin embargo, en los alimentos ácidos y en los de bajaactividad de agua, crecen con mayor rapidez que las bacterias,determinando por ello importantes perdidas por alteración.

Para el recuento de mohos y levaduras se utilizo el medio OGY eincubación por 7 días a 25 °C.

2.4.5 Estafilococo coagulasa positiva: la presencia de estafilococoen un alimento se interpreta, por lo general, como indicativo decontaminación a partir de la piel, boca, y las fosas nasales de losmanipuladores de alimentos, si bien el material y equipos sucios y lasmaterias primas de origen animal asimismo pueden ser la fuente decontaminación.

En esta determinación se utilizo el Agar Manitol salado en dilución 10-1

incubando a 35 °C por 48 horas.

2.5 PRUEBA SENSORIAL

• Propósito: mediante características organolépticas como sabor,color y consistencia se busca establecer si el producto con enzimainmovilizada puede llegar a ser comercializado industrialmente.

• Objetivo: determinar si los productos dulces de leche a partir dehidrólisis de la lactosa mediante enzima inmovilizada presentancaracterísticas organolépticas que lo hacen atractivo para elconsumidor.

• Metodología : se realizo mediante un formato (ver ANEXO 4) paraestablecer si los productos con enzima inmovilizada presentanmayor aceptación que el patrón, con la participación de 120 juecestipo consumidor, con edades entre 18 y 65 años, 55% mujeres y45% hombres, pertenecientes a los estratos tres y cuatro.

• Lugar: se llevo a cabo en las instalaciones de la universidadAmérica.

Los resultados de la evaluación sensorial fueron sometidos a un análisisestadístico Mediante el paquete STATGRAPHICS con la prueba deKRUSKAL-WALLIS por rangos y para la determinación depreferencia de muestras se utilizo la prueba DE PARES Para saber siel producto tiene aceptación y si hay diferencias significativas entre

el producto patrón y el producto con enzima inmovilizada. VerAPENDICE 3 Y4.

3. ANÁLISIS Y RESULTADOS

3.1 INMOVILIZACIÓN POR ATRAPAMIENTO

Se observo que los diferentes soportes para la inmovilización comoson: alginato de sodio, carboximetil celulosa, pectina, y gelatina naturalsometidas a diferentes concentraciones tienen comportamientosdistintos para la formación de las perlas, se ensayaron en tres mediosde solidificación agua, cloruro de sodio y cloruro de calcio; losresultados fueron así:

En agua, los soportes no presentaban formación de perlas, excepto lagelatina con la que se obtuvo perlas estables en concentraciones 13%,16% y 20%. Ver cuadro 5.

En solución de cloruro de sodio a las tres diferentes concentracioneslos soportes no formaron perlas excepto en la pectina a unaconcentración de cloruro de sodio de 9% y concentraciones de pectinade 16% Y 20%; pero eran muy débiles e inestables. Ver cuadros 6, 7 y8.

En la solución de cloruro de calcio a las tres diferentesconcentraciones los soportes no formaron perlas excepto el alginato desodio con el que se obtuvo perlas estables en todas lasconcentraciones de cloruro y de alginato. Ver cuadros 9, 10 y 11.

Cuadro 5. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con agua

PORCENTAJE P/PSOPORTE 4.76 9 13 16 20 OBSERVACIONES

Carboximetilcelulosa

No formó No formó No formó No formó No formó No seobtuvieronperlas

Gelatina No formó No formó Si formó Si formó Si formó Perlasestables yregulares

Pectina No formó No formó No formó No formó No formó No seobtuvieronperlas

Alginatode sodio


Fuente: autores

Cuadro 6. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de sodio al 2.9%

PORCENTAJE P/P

SOPORTE 4.76 9 13 16 20 OBSERVACIONES

Gelatina No formó No formó No formó No formo No formo No seobtuvieronperlas


Alginatode sodio


Fuente: autores

Cuadro 7. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de sodio al 4.7%




Gelatina No formó No formó No formó No formó No formó No seobtuvieronperlas


Alginatode sodio


Fuente: autores

Cuadro 8. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de sodio al 9%





Pectina No formó No formó No formó Si formó Si formó Perlasirregulares einestables

Alginatode sodio


Fuente: autores

Cuadro 9. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de calcio al 2.9%






Alginatode sodio

Si formó Si formó Si formó Si formó Si formó Seobtuvieronperlasestables

Fuente: autores

Cuadro 10. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de calcio al 4.7%






Alginatode sodio


Fuente: autores

Cuadro 11. Solidificación de los soportes para la formación deperlas con cloruro de calcio al 9%






Alginatode sodio


Fuente: autores

Con los resultados obtenidos en la preexperimentación se empezó asometer los soportes que formaron perlas como la gelatina y alginatode sodio a agitación frecuente y temperaturas diferentes paradeterminar su estabilidad y resistencia; estas pruebas se trabajaroncon leche para saber como actuaban en nuestra materia prima.

Con la pectina no se trabajo puesto que la formación de perlas fue muyinestable e irregular.

Al someter la gelatina a diferentes concentraciones y con agua comomedio de solidificación se obtuvo que a concentraciones de 13, 16 y20% las perlas se mantienen resistentes y no pierden su forma originalhasta una temperatura de 30°C; luego de esta temperatura sedesvanecen. Ver cuadro 12.

Con el alginato de sodio a diferentes concentraciones y con el clorurode calcio como medio de solidificación a tres concentraciones

diferentes resulto que las perlas siempre son resistentes a cualquierconcentración y cualquier temperatura, aunque a concentraciones masaltas de alginato y más altas de cloruro de calcio las perlas son masduras aunque no es conveniente por dificultar el proceso detransferencia de masa durante la reacción de hidrólisis.

Cuadro 12. Resistencia de las perlas de gelatina

CONCETRACIONP/P DEGELATINA

T= 10°C T= 20°C T= 30°C T= 40°C T= 50°C T=60°C

4.7 (1) NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

4.7 (2) NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

9 (1) NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

9 (2) NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE

13 (1) RESISTENTE RESISTENTE RESISTENTE NORESISTENTE

NORESISTENTE

NORESISTENTE


NORESISTENTE

NORESISTENTE


NORESISTENTE

NORESISTENTE


NORESISTENTE

NORESISTENTE


NORESISTENTE

NORESISTENTE


NORESISTENTE

NORESISTENTE

Fuente: autores

Por medio de los resultados obtenidos en la preexperimentación seobtuvo que el soporte con el cual se puede inmovilizar la enzima con lascondiciones requeridas de temperatura y estabilidad es el alginato desodio y el medio de solidificación es el cloruro de calcio (Ver figura 6 y7). Una vez obtenidos estos datos se hicieron ensayos de inmovilizaciónpara las diferentes concentraciones de alginato y de cloruro paraestablecer si el pH de la leche no variaba, ya que es necesario quedurante la hidrólisis se mantenga constante el pH evitar laprecipitación de la caseína.

figura 6. Hidrólisis con enzima inmovilizada

ETAPA DE INMOVILIZACIÓN ETAPA DE REACCION

LECHE (So)

ENZIMA(Eo)

ALGINATO DESODIO

LACTOSAHIDROLIZADA

Figura 7. Inmovilización con alginato de sodio

Con los ensayos se obtuvo que a concentraciones muy elevadas dealginato y cloruro de calcio el pH de la leche cambia de 6.8 a 7.5, y a lamenor concentración que corresponde a 4.7% de alginato y clorurocomo medio de solidificación de 2.9% en concentración el pH cambia de6.8 a 7.0, para que el pH fuera constante y no variarasignificativamente se trabajo con estas ultimas concentraciones yademás se adiciona a la mezcla solución fosfatada para estabilizar elpH inicial y final de la leche con la que se requería trabajar losproductos.

Finalmente encontrado el soporte y medio de solidificación que nocambia las características de la leche, que produce perlas estables yresistentes a elevadas temperaturas se buscaron los diferentesparámetros con los cuales se trabajaron para la obtención de los dulcesde leche como son temperatura, tiempo y pH. Para esto se hicieronpruebas inmovilizando la enzima adicionándola a la leche a diferentestemperaturas y diferentes tiempos y así fijar el porcentaje dehidrólisis optimo con respecto al teórico para enzima libre.

Las pruebas con enzima libre e inmovilizada a diferentes temperaturasy tiempos se hicieron por triplicado, se trabajo con enzima libre paratomarlo como patrón o datos teóricos.

Los porcentajes de hidrólisis se determinaron por medio de la pruebade azucares reductores, los cálculos se encuentran en el APENDICE 1.

Respecto ala temperatura los resultados con enzima libre muestranque el punto optimo de hidrólisis es hasta una temperatura de 37°C yequivale a 87.05% y en la enzima inmovilizada el punto es de 43°C conuna hidrólisis de 79.29%, la enzima libre trabaja a menor temperaturadebido a que se aplica directamente a la leche en cambio lainmovilizada necesita mayor temperatura para que la hidrólisis llegue asu punto optimo para vencer las resistencias a la difusión dentro delsoporte durante la reacción de hidrólisis. Ver cuadros 13 y 14.

Cuadro 13. Contenido de lactosa residual para enzima libre y suefecto sobre la temperatura

MUESTRA T°C GEA1 GEB

2 GEA- GEB%LACTOSA % HIDROLISIS

1 15(1) 3.75 1.20785 2.542 31.57 68.42

2 15(2) 3.75 1.20993 2.540 31.54 68.45

3 15(3) 3.75 1.20785 2.542 31.57 68.42

4 20(1) 3.75 1.62435 2.125 26.39 73.60

5 20(2) 3.75 1.62435 2.125 26.39 73.60

6 20(3) 3.75 1.62643 2.125 26.37 73.62

7 30(1) 3.75 1.81177 1.930 24.07 75.92

8 30(2) 3.75 1.81177 1.930 24.07 75.92

9 30(3) 3.75 1.80969 1.940 24.09 75.90

10 37(1) 3.75 2.70725 1.040 12.95 87.04

11 37(2) 3.75 2.70933 1.040 12.92 87.07

12 37(3) 3.75 2.70725 1.040 12.95 87.04

13 40(1) 3.75 2.08041 1.665 20.73 79.26

14 40(2) 3.75 2.08250 1.66 20.70 79.29

15 40(3) 3.75 2.08250 1.66 20.70 79.29

Fuente: autores

1 Glucosa equivalente no hidrolizada2 Glucosa equivalente hidrolizada

Cuadro 14. Contenido de lactosa residual para enzima inmovilizaday su efecto sobre la temperatura

MUESTRA T°C GEA GEB GEA- GEB%LACTOSA % HIDROLISIS

1 15(1) 3.75 0.04165 3.70 46.05 53.942 15(2) 3.75 0.03956 3.71 46.08 53.91

3 15(3) 3.75 0.04165 3.70 46.05 53.944 20(1) 3.75 0.14577 3.60 44.76 55.235 20(2) 3.75 0.14577 3.60 44.76 55.236 20(3) 3.75 0.14785 3.60 44.73 55.26

7 30(1) 3.75 0.41651 3.33 41.39 58.608 30(2) 3.75 0.41441 3.33 41.42 58.57

9 30(3) 3.75 0.4165 3.33 41.39 58.6010 37(1) 3.75 0.8330 2.91 36.22 63.7711 37(2) 3.75 0.8330 2.91 36.22 63.7712 37(3) 3.75 0.83091 2.91 36.25 63.74

13 40(1) 3.75 1.41818 2.33 28.95 71.04

14 40(2) 3.75 1.41610 2.33 28.98 71.0115 40(3) 3.75 1.41610 2.33 28.98 71.0116 43(1) 3.75 2.08250 1.66 20.70 79.2917 43(2) 3.75 2.08250 1.66 20.70 79.2918 43(3) 3.75 2.08250 1.66 20.70 79.2919 45(1) 3.75 1.20785 2.54 31.57 68.42

20 45(2) 3.75 1.20993 2.54 31.50 68.45

21 45(3) 3.75 1.20785 2.54 31.57 68.4222 50(1) 3.75 0.72887 3.02 37.52 62.4723 50(2) 3.75 0.72887 3.02 37.52 62.4724 50(3) 3.75 0.72887 3.02 37.52 62.47

Fuente: autores

En la gráfica 1. % de hidrólisis vs Temperatura se puede observar quela hidrólisis va aumentando hasta llegar al punto máximo tanto en laenzima libre como la inmovilizada y luego el porcentaje de hidrólisisdisminuye notablemente al aumentar la temperatura.

Gráfica 1. Porcentaje de Hidrólisis Vs Temperatura

Respecto al tiempo los resultados con enzima libre y inmovilizadamuestran que la hidrólisis va aumentando a medida que incrementa eltiempo(ver gráfica 2), además se obtuvo que durante cuatro horas conla temperatura máxima de 37 °C, para la enzima libre, la hidrólisis esde 87.03% y en la inmovilizada a una temperatura de 43 °C es de79.29% ver cuadros 15 y 16.

% HIDROLISIS VS TEMPERATURA

0

50

100

15 203037 40 4345 50

TEMPERATURA(°C)

% H

IDR

OL

ISIS

%libre

% inmovil

Cuadro 15. Contenido de lactosa residual para enzima libre y suefecto sobre el tiempo de reacción

TIEMPO(hr)

GEA GEB %LACTOSA %HIDRÓLISIS

½(1) 3.75 -0.833 56.91 43.03

½(2) 3.75 -0.833 56.91 43.03

½(3) 3.75 -0.833 56.91 43.03

1(1) 3.75 1.145 32.34 67.65

1(2) 3.75 1.147 32.32 67.67

1(3) 3.75 1.147 32.32 67.67

2(1) 3.75 1.636 25.62 74.37

2(2) 3.75 1.688 25.59 74.40

2(3) 3.75 1.636 25.62 74.37

3(1) 3.75 2.499 15.63 84.46

3(2) 3.75 2.499 15.63 84.46

3(3) 3.75 2.499 15.63 84.46

4(1) 3.75 2.705 12.97 87.02

4(2) 3.75 2.705 12.97 87.02

4(3) 3.75 2.707 12.95 87.04

Fuente: autores

Cuadro 16. Contenido de lactosa residual para enzima inmovilizaday su efecto sobre el tiempo de reacción

TIEMPO(hr)

GEA GEB %LACTOSA %HIDRÓLISIS

½(1) 3.75 -1.5202 65.45 34.54

½(2) 3.75 -1.5181 65.42 34.57

½(3) 3.75 -1.5202 65.45 34.54

1(1) 3.75 1.6889 40.10 59.89

1(2) 3.75 1.6889 40.10 59.89

1(3) 3.75 1.6889 40.10 59.89

2(1) 3.75 1.1891 31.80 68.19

2(2) 3.75 1.1870 31.83 68.16

2(3) 3.75 1.1870 31.83 68.16

3(1) 3.75 1.8776 23.26 76.73

3(2) 3.75 1.8776 23.26 76.73

3(3) 3.75 0.5206 23.29 76.70

4(1) 3.75 2.0825 20.70 79.29

4(2) 3.75 2.0825 20.70 79.29

4(3) 3.75 2.0825 20.70 79.29

Fuente: autores

Gráfica 2. Porcentaje de Hidrólisis Vs Tiempo

Una vez encontrados todos los parámetros requeridos para elaborarlos dulces de leche con enzima inmovilizada como son pH de 6.6-6.8temperatura de 43°C y tiempo de 4 horas se analizo si la enzima podíavolver a ser reutilizada, la capacidad de hidrólisis que resultaba a lasmismas condiciones iniciales fue que en cada Reutilización elporcentaje de hidrólisis disminuía. Ver cuadro 16.

% HIDROLISIS VS TIEMPO

0

50

100

½ 1 2 3 4

TIEMPO (hr)

% H

IDR

OL

ISIS

% libre

%inmovil

Cuadro 17. Reutilización de la enzima inmovilizada

REUTILIZACION GEA GEB %LACTOSA %HIDRÓLISIS1° VEZ(1) 3.75 2.0804 20.73 79.26

1° VEZ(2) 3.75 2.0783 20.76 79.23

1° VEZ(3) 3.75 2.0825 20.70 79.29

2° VEZ(1) 3.75 1.6056 26.63 73.36

2° VEZ(2) 3.75 1.6035 26.65 73.34

2° VEZ(3) 3.75 1.6035 26.65 73.34

3° VEZ(1) 3.75 1.2286 31.31 68.68

3° VEZ(2) 3.75 1.2307 31.28 68.71

3° VEZ(3) 3.75 1.2328 31.26 68.73

4° VEZ(1) 3.75 0.4165 41.39 58.60

4° VEZ(2) 3.75 0.4165 41.39 58.60

4° VEZ(3) 3.75 0.4185 41.37 58.62

Fuente: autores

La gráfica 3. % de Hidrólisis Vs Reutilización muestra que la capacidadde hidrólisis disminuye al utilizar varias veces la enzima inmovilizada, loque nos indica que la enzima puede volverse a utilizar aunque elporcentaje de hidrólisis tenga diferencias significativas; se realizo unanálisis de varianza para comprobar si existían diferenciassignificativas en cada Reutilización de la enzima inmovilizada y unaprueba T para comprobar estas diferencias. Ver APENDICE 4.

Gráfica 3. Porcentaje de Hidrólisis Vs Reutilización

Los resultados demuestran que la hidrólisis cambia pero se puededejar en estudio diferentes recomendaciones como aumentar eltiempo, la dosificación de enzima, o reponer una nueva cantidad deenzima inmovilizada sin utilizar con el fin de que el porcentaje dehidrólisis siempre sea el mismo.

3.2 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS

Los resultados obtenidos a partir de los cálculos que se encuentran enel APENDICE 2, se comparan con el decreto 2310 del Ministerio deSalud; el cual se encuentra en el ANEXO 3. Estos análisis se hicieronpor duplicado para mayor precisión de los resultados.

3.2.1 % De Hidrólisis: El resultado obtenido de porcentaje dehidrólisis en los productos elaborados (arequipe con leche en polvo,arequipe, caramelo de café, y panelitas) fue de 79.30% a condicionesde temperatura T=43°C, pH =6.6 y por un tiempo t=4 hr.

% HIDROLISIS VS REUTILIZACION

020406080

100

1°VEZ

2°VEZ

3°VEZ

4°VEZ

REUTILIZACION

% H

IDR

OL

ISIS

% inmovil

En los gráficos 1 Y 2, se pueden observar que el mejor porcentaje dehidrólisis con el que se pueden trabajar los productos es a estascondiciones finales que se obtuvieron.

3.2.2 Contenido de humedad: Los datos obtenidos en cada uno de losproductos se encuentran dentro del rango establecido por el Decreto2310 del Ministerio de Salud. El mayor porcentaje de humedad lopresentaron los arequipes con una humedad de 27.1% debido a que laconcentración que se realiza durante su elaboración es menor a la quese le realiza a las panelitas las cuales tienen 6.84% de humedad o loscaramelos con una humedad de 16.1% aproximadamente. Ver cuadro 18.

3.2.3 Contenido de Cenizas: Los resultados obtenidos en estadeterminación se encuentran dentro de los rangos permisibles delDecreto dando valores entre 1.79 a 1.87% de cenizas lo que significaque los dulces son de buena calidad por que el porcentaje encontradoesta por debajo de lo que establece la norma como máximo. Ver cuadro19.

Los datos no presentaron una variación significativa debido a que nohay un alto contenido de minerales en el producto.

3.2.4 Contenido de grasa: Los datos obtenidos en cada uno de losproductos se encontraron dentro del rango establecido en el Decreto,el arequipe en leche en polvo, el arequipe y las panelitas tienen uncontenido de grasa promedio de 7.27 a 8.03%, los caramelos tienen uncontenido de grasa de 13.67% mas alto que los demás productos debidoa que la adición de café aumenta su contenido por el aceite esencialque contiene. Ver cuadro 20.

Cuadro 18. Porcentaje de humedad en los Dulces de Leche

MUESTRA PESO DE CAPSULAVACIA

PESO CAPSULACON MUESTRA

PESO FINAL % DE HUMEDAD

AREQUIPE CONLECHE EN POLVO (1)

23.096 25.407 24.776 27.30


26.460 30.056 29.058 27.75

AREQUIPE CONLECHE EN POLVO +

ENZIMAINMOVIL(1)

23.239 26.192 25.349 28.54


ENZIMAINMOVIL(2)

24.165 26.982 26.147 29.64

AREQUIPE(1) 27.630 30.612 29.787 27.66

AREQUIPE(2) 22.042 24.511 23.831 27.54

AREQUIPE +ENZIMA

INMOVIL(1)

26.469 29.153 28.503 24.67

AREQUIPE +ENZIMA

INMOVIL(2)

23.964 26.669 25.959 26.28

CARAMELO (1) 20.382 22.869 22.429 17.69

CARAMELO (2) 26.307 28.961 28.550 15.16

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(1)

21.276 23.769 23.040 14.70

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(2)

21.845 24.399 23.960 17.18

PANELITAS (1) 23.636 26.142 25.981 6.42

PANELITAS (2) 23.636 26.086 25.926 6.53

PANELITAS+ENZIMA

INMOVIL(1)

27.387 31.124 30.852 7.27

PANELITAS+ENZIMA

INMOVIL(2)

23.101 25.731 25.542 7.18

Fuente: autores

Cuadro 19. Porcentaje de Cenizas en los Dulces de Leche

MUESTRA PESO DE CRISOLVACIO

PESO CRISOL CONMUESTRA

PESO FINAL % DE CENIZAS


12.652 14.259 12.680 1.74


11.770 13.869 11.809 1.85


ENZIMAINMOVIL(1)

11.338 12.914 11.365 1.71


ENZIMAINMOVIL(2)

12.973 14.583 13.001 1.73

AREQUIPE(1) 11.295 13.163 11.328 1.76AREQUIPE(2) 11.266 14.089 11.318 1.84AREQUIPE +

ENZIMAINMOVIL(1)

12.602 14.389 12.634 1.79

AREQUIPE +ENZIMA

INMOVIL(2)

11.190 12.765 11.217 1.71

CARAMELO (1) 12.550 13.805 12.572 1.75CARAMELO (2) 12.516 14.128 12.546 1.86

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(1)

11.257 12.404 11.278 1.83

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(2)

12.793 14.978 12.834 1.87

PANELITAS (1) 11.569 12.983 11.595 1.83

PANELITAS (2) 14.064 15.617 14.093 1.86PANELITAS+

ENZIMAINMOVIL(1)

17.313 19.377 17.351 1.84

PANELITAS+ENZIMA

INMOVIL(2)

12.498 14.443 12.533 1.79

Fuente: autores

Cuadro 20. Porcentaje de Grasa en los Dulces de Leche

MUESTRA PESO DE MUESTRA PESO DEL BALONVACIO

PESO BALON +GRASA

% DE GRASA


1.517 107.86 107.98 7.91


1.508 107.56 107.68 7.95


ENZIMAINMOVIL(1)

1.525 104.71 104.83 7.86


ENZIMAINMOVIL(2)

1.493 107.53 107.65 8.03

AREQUIPE(1) 1.504 78.54 78.65 7.31

AREQUIPE(2) 1.610 108.47 108.59 7.45

AREQUIPE +ENZIMA

INMOVIL(1)

1.502 108.99 109.10 7.32

AREQUIPE +ENZIMA

INMOVIL(2)

1.511 106.18 106.29 7.27

CARAMELO (1) 1.586 107.84 108.05 13.24

CARAMELO (2) 1.490 107.33 107.56 15.43

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(1)

1.528 108.20 108.39 12.43

CARAMELO +ENZIMA

INMOVIL(2)

1542 108.21 108.42 13.61

PANELITAS (1) 1.505 107.04 107.16 7.97

PANELITAS (2) 1.517 108.27 108.39 7.91

PANELITAS+ENZIMA

INMOVIL(1)

1.532 108.45 108.57 7.83

PANELITAS+ENZIMA

INMOVIL(2)

1.500 78.44 78.56 8.00

Fuente: autores

3.2.5 °Brix: La concentración final de sólidos en cada producto vario,debido a la consistencia final que se desea obtener en el producto. Vercuadro 21.

Cuadro 21. °BRIX en los Dulces de Leche

MUESTRA °BRIXAREQUIPE CON LECHE EN POLVO 72

AREQUIPE CON LECHE EN POLVO + ENZIMA INMOVILIZADA 72AREQUIPE 72

AREQUIPE + ENZIMA INMOVILIZADA 72CARAMELO 78

CARAMELO + ENZIMA INMOVILIZADA 78PANELITAS 80

PANELITAS+ ENZIMA INMOVILIZADA 80

Fuente: autores

3.2.6 pH: Los resultados obtenidos no varían en la materia prima quese utiliza (leche), normalmente se encuentra entre 6.6 a 6.8, debido aque si llega a cambiar en la materia prima no se encontraría encondiciones para elaborar el producto; por esto es necesario tomarmedidas al inicio de la hidrólisis y al final.

3.3 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS

Los resultados que arrojaron las pruebas microbiológicas fueronfavorables para los productos tanto con enzima inmovilizada y para elpatrón.

Los productos elaborados arequipe, arequipe con leche en polvo,caramelos de café y panelitas en sus dos condiciones (patrón y con

enzima inmovilizada) presentaron en los análisis de recuento demesófilos <1 UFC/g en todos de los productos, lo que indica que elproducto fue hecho en buenas condiciones sanitarias, además de estoes importante tener en cuenta que la baja humedad no favorece alcrecimiento de este tipo de microorganismos. Los recuentos decoliformes fecales fueron de <3 NMP/g en todos los productos lo queindica la higiene durante y después de la elaboración del producto fueadecuada.

En el análisis de mohos y levaduras presento <1 UFC/g por lo cualningún producto estaba alterado. En la determinación de estafilocococoagulasa positiva los resultados fueron <1UFC/g, lo que confirma quelos procesos de elaboración y empaquetado del producto, se hicieroncon las condiciones higiénicas necesarias para obtener productos debuena calidad.

3.4 ANÁLISIS DE LA PRUEBA SENSORIAL

Se realizaron diferentes dulces de leche (arequipe con leche en polvo,arequipe, caramelo de café y panelitas), de cada producto se hizo unocon enzima inmovilizada y el otro que corresponde al patrón. Con el finde determinar sí el producto con enzima inmovilizada tenia mayoraceptación en cuanto sus características organolépticas de sabor,color y consistencia. Para esto se realizo una evaluación sensorial en lasinstalaciones de la universidad America con la participación de 120jueces tipo consumidor.

Se plantearon dos hipótesis:

Ho= No hay diferencia significativa en cuanto a las característicasorganolépticas de las muestras

Hi= Hay diferencia significativa en cuanto a las característicasorganolépticas de las muestras

Al realizar los análisis estadísticos por medio del paquete estadísticode StatgrapHics mediante un análisis por rangos debido a que da mayorprecisión en los resultados, se obtuvo que si hay diferenciassignificativas en cuanto a las características de nivel de dulce, color yconsistencia entre la mayoría de las muestras. Ver APENDICE 3.

3.4.1 Arequipe con leche en polvo: De acuerdo con esta prueba losconsumidores expresaron que había diferencias significativas encuanto al nivel de dulce en el arequipe en polvo con enzima inmovilizaday el patrón, se obtuvo que el arequipe con enzima inmovilizada presentaun adecuado nivel de dulce y el patrón tiende a tener un nivel mas bajode dulce pero no es muy significativo.

En cuanto al color se encontraron diferencias al comparar estas dosmuestras debido a que el arequipe con leche en polvo con enzimainmovilizada presenta mayor aceptabilidad la característica adecuadode color y el patrón tiende a ser de color pálido; esto se debe a que laenzima inmovilizada ayuda a mejorar el color en la muestra que lacontiene por que hay una mayor caramelización.

Los consumidores manifestaron que si hay diferencia significativa encuanto a la consistencia al comparar las dos muestras debido a que elarequipe con leche en polvo con enzima inmovilizada presenta unaconsistencia blanda y el patrón una consistencia adecuada; esto sedebe a que la muestra con enzima queda mucho más suave y sin grumosaunque los dos lleguen a los mismos °BRIX (°Brix=70).

En general los dos productos fueron aceptados por los consumidoresaunque el arequipe de leche en polvo con enzima inmovilizada tuvomayor aceptación. Ver figura 8.

Figura 8. Arequipes en leche en polvo

3.4.2 Arequipe: Con esta prueba los consumidores expresaron que nohabía diferencias significativas en cuanto al nivel de dulce en elarequipe con enzima inmovilizada y el patrón, se obtuvo que las dosmuestras presentaban un adecuado nivel de dulce.

Respecto al color se encontraron diferencias al comparar estas dosmuestras debido a que el arequipe con enzima inmovilizada presentamayor aceptabilidad por lo cual esta bien de color y el patrón tiende a

ser de color pálido esto se debe a que la enzima ayuda a mejorarestas características en la muestra que la contiene.

Los consumidores manifestaron que no hay diferencia significativa encuanto a la consistencia al comparar las dos muestras debido a que elarequipe con enzima inmovilizada y el patrón presentan unaconsistencia adecuada.

En general los dos productos tienen diferencia significativa en cuantoaceptación debido a que el arequipe con enzima gusto muchísimo y elpatrón simplemente gusto a los consumidores debido a que el arequipecon enzima inmovilizada tiene mejores características. Ver figura 9.

Figura 9. Arequipes

3.4.3 Caramelo de café: De acuerdo con esta prueba losconsumidores expresaron que no hay diferencias significativas encuanto al nivel de dulce en el caramelo con enzima inmovilizada y elpatrón, se obtuvo que las dos muestras presentan un adecuado nivel dedulce..

Los consumidores manifestaron que si hay diferencia significativa encuanto al color al comparar las dos muestras debido a que el caramelocon enzima inmovilizada presenta un color oscuro y el patrón su colores adecuado, esto se debe a la utilización de la enzima y la adición decafé en la muestra.

En cuanto ala consistencia se encontraron diferencias al compararestas dos muestras debido a que el caramelo con enzima inmovilizadapresenta una consistencia adecuada y el patrón tenia consistencia duraya que como mencionaba anteriormente con la enzima el productoqueda mucho mas suave y no se cristaliza.

En general entre los dos productos hay diferencia significativa debidoa que el caramelo con enzima gusto y el patrón ni gusta ni disgustadebido a que el caramelo con enzima tenia características mucho másatractivas para el consumidor como consistencia y color. Ver figura 10.

Figura 10. Caramelos de café

3.4.4 Panelitas: De acuerdo con esta prueba los consumidoresexpresaron que no hay diferencias significativas en cuanto al nivel dedulce en la panelita con enzima inmovilizada y el patrón; las dosmuestras presentan un nivel de dulce adecuado.

En cuanto al color se encontraron diferencias al comparar estas dosmuestras debido a que la panelita con enzima inmovilizada presentamayor aceptabilidad la característica adecuada de color y el patróntiende a ser de color pálido esto se debe a que la enzima inmovilizadaayuda a mejorar el color en la muestra que la contiene.

Los consumidores manifestaron que no hay diferencia significativa encuanto a la consistencia al comparar las dos muestras se obtuvo quepresentan una consistencia dura debido a las características propiasdel producto.

En general los dos productos fueron aceptados y gustaron a losconsumidores. Ver figura 11.

Figura 11. Panelitas

Los resultados estadísticos del análisis de la encuesta se encuentranen el APENDICE 3.

Además de la prueba de rangos, se realizo una prueba de parpreferencia.

Se plantearon dos hipótesis:

Ho= No hay diferencia significativa en cuanto a la preferencia entrelas muestras

Hi= Hay diferencia significativa en cuanto a la preferencia entre lasmuestras

El análisis estadístico se realizo mediante el método de análisis de laprueba de pares utilizando la tabla para pruebas de preferencia concomparación de pares con un nivel de confianza del 95% ver ANEXO 5;la cual arrojo que si hay diferencias significativas en cuanto apreferencia entre los productos a juicio.

• AREQUIPE CON LECHE EN POLVO

Gráfica 4. Arequipe con leche en polvo

De acuerdo con el análisis se obtuvo que no hay preferencias entre lasdos muestras, lo que indica que los consumidores las aceptaron igual;puesto que 31 consumidores prefirieron el arequipe con enzimainmovilizada y 29 el patrón, aunque sus características organolépticastuvieron diferencias significativas se basaron específicamente en susabor para elegir cual muestra preferían.

• AREQUIPE

Gráfica 5. Arequipe

En cuanto a los datos obtenidos se encontró que si hay preferenciaentre las muestras debido a que el arequipe con enzima inmovilizadatuvo preferencia por 49 consumidores por lo cual tuvo mayor deaceptabilidad por los consumidores respecto al patrón.

• CARAMELO DE CAFÉ

Gráfica 6. Caramelo de café

De acuerdo al análisis se obtuvo que si hay preferencia entre lasmuestras debido a que el caramelo con enzima inmovilizada laaceptaron 39 personas y 21 personas al patrón; tuvo mayoraceptabilidad por los consumidores el caramelo con enzimaprimordialmente por su sabor y su consistencia suave.

• PANELITAS

Gráfica 7. Panelita

En cuanto a los datos obtenidos se obtuvo que no hay preferencias porninguna de las dos muestras lo que indica que las dos fueron aceptadaspor los consumidores de igual manera debido a su sabor.

De los resultados de la prueba sensorial se observa una buenaaceptación por los productos con enzima inmovilizada debido a quepresentan características que lo hacen mucho más agradable como sucolor y consistencia suave, en cuanto al sabor no cambia en ninguno delos productos.

De acuerdo con esto se obtiene que la enzima inmovilizada cumple conmejorar las características organolépticas de los productoselaborados.

Durante el proceso de elaboración de los productos con enzimainmovilizada y los patrones la única etapa en la que se diferencian es enla hidrólisis ya que en los patrones sale lactosa y en los de enzimainmovilizada sale glucosa y galactosa esto sucede debido a que durantela hidrólisis en la elaboración de los diferentes dulces de leche una molde lactosa proporciona una mol de glucosa y una mol de galactosa; enlos balances de materia que sé realizarón para cada uno de losproductos tanto patrón y con enzima inmovilizada se puede encontrarla diferencia en esta etapa del proceso.

Los balances de materia se representan en los diagramas 9 a 16 loscuales contienen descripción de las diferentes corrientes en loscuadros 22 a 29.

Diagrama 9. Arequipe con leche en polvo

Cuadro 22. Balance de materia del Arequipe con leche en polvo

TANQUE DE EMPAQUECONCENTRACION

M-100 E-200

PERDIDASPERDIDAS

LECHE EN POLVO

4

1

AREQUIPE

AGUAEVAPORADA

2

5

6 7

AGUA

AZUCAR


3

CORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7DESCRIPCION UNIDADES Agua Azucar Citrato Leche Agua Arequipe Arequipe En

De Sodio En Polvo Evaporada En Polvo Polvo prod

Masa total Kg 1.44 0.57 0.005 1.8 1.3526 0.66608 0.6527584Presion atm amb amb amb

Temperatura °c 17 17 17 17 80Azucar Kg 0.57 0.5244 0.513912

Citrato de sodio Kg 0.005 0.0046 0.004508Leche °brix ° 20 70 70

densidad Kg/m3 1.03volumen litros 0.3495masa Kg 0.36

Lactosa porcentaje % 5.46masa Kg 0.019656 0.0180835 0.0177218

Agua densidad Kg/m3 0.998 0.998volumen litros 1.44 1.44

%en leche % 0.8 0.8masa Kg 1.43712 1.43712 1.34972 0.0874 0.085652

Otros Kg 0.034344 0.0315965 0.0309646

Diagrama 10. Arequipe con leche en polvo y enzima inmovilizada

Cuadro 23. Balance de materia del arequipe con leche en polvo y enzimainmovilizada

T-200 M-300 E-200TERMOSTATO TANQUE DE EMPAQUE

PARA HIDRÓLISIS CONCENTRACION

T-100M-200 E-300

PERDIDASPERDIDAS

LECHE EN POLVO

4 AREQUIPE

AGUA EVAPORADA

2

643° 5

7

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

11

2

AGUA

AZUCAR


3

ENZIMA

8

ml de Enzima/gr del soporte 1.2ml/4.12gr =0.2912ml/grCORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7 8DESCRIPCION UNIDADES Agua Azucar Citrato Leche Leche Agua Arequipe Arequipe En

De Sodio En Polvo hidrolizada Evaporada En Polvo Polvo prod

Masa total Kg 1.44 0.57 0.005 1.8 1.8 1.3526 0.668595764 0.655223849Presion atm amb amb amb amb amb

Temperatura °c 16 17 17 17 43 80Azucar Kg 0.57 0.5244 0.513912

bicarbonato de sodio Kg 0.005 0.0046 0.004508Leche °brix ° 20 20 70 70

densidad Kg/m3 1.03 1.03volumen litros 0.3495 0.3495

masa Kg 0.36 0.36Lactosa porcentaje % 5.46 5.46

masa Kg 0.019656 0.0017 0.001564 0.001666Agua densidad Kg/m3 0.998 0.998

volumen litros 1.44 1.44%en leche % 0.8 0.8

masa Kg 1.4371 1.43712 1.325 0.0874 0.085652Otros Kg 0.034344 0.03434 0.03159648 0.03159648

Glucosa Kg 0.010345 0.009517642 0.010138358Galactosa Kg 0.010345 0.009517642 0.010138358

Diagrama 11. Arequipe

Cuadro 24. Balance de materia del arequipe

F-100 M-200 E-300FILTRO TANQUE DE EMPAQUE

CONCENTRACION

F-100M-200 E-300

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA 4

1

AREQUIPE

AZUCAR


AGUAEVAPORADA

5

6

7

CITRATO DE SODIO

2

3

8

CORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7 8DESCRIPCION UNIDADES Azucar Bicarbonato Citrato Leche Leche Agua Arequipe Arequipe

De Sodio De Sodio Cruda Filtrada Evaporada Producido

Masa total Kg 0.68 0.0052 0.0026 4.128 4.1263488 3.115971 1.5936376 1.5617648Presion atm amb amb amb amb

Temperatura °c 17 17 17 17 17 80Azucar Kg 0.68 0.6256 0.613088

Bicarbonato de sodio 0.0052 0.004784 0.0046883Citrato de sodio Kg 0.0026 0.002392 0.0023442

Leche °brix ° 20 20 70 70densidad Kg/m3 1.032 1.032volumen litros 4 3.9984masa Kg 4.128 4.1263488

Lactosa porcentaje % 5.46 5.46masa Kg 0.2253888 0.2252986 0.2072748 0.2031293

Agua densidad Kg/m3 0.998volumen litros

%en leche % 0.85masa Kg 3.5088 3.5073965 3.115971 0.3914254 0.3835969

otros masa Kg 0.3938112 0.3936537 0.3621614 0.3549182

Diagrama 12. Arequipe con enzima inmovilizada

Cuadro 25. Balance de materia del arequipe con enzima inmovilizada

F-100 T-200 M-300 E-400FILTRO TERMOSTATO TANQUE DE EMPAQUE


F100 T-200M-300 E-400

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA 4

1

AREQUIPE

AZUCAR AGUA EVAPORADA

2

5 743°


ENZIMA

6

8

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

3CITRATO DE SODIO

2

9

F-100 T-200 M-300 E-400FILTRO TERMOSTATO TANQUE DE EMPAQUE


F100 T-200M-300 E-400

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA 4

1

AREQUIPE


2

5 743°


ENZIMA

6

8

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

3CITRATO DE SODIO

2

9

Diagrama 13. Caramelo de café

Cuadro 26. Balance de materia del caramelo de café

F-100 M-200 MD-300 CT-400FILTRO TANQUE DE MOLDEO CORTE Y

CONCENTRACION EMPAQUE

F-100M-200 MD-300 CT-400

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA

3

1

CARAMELOS

AZUCAR

CAFE

AGUAEVAPORADA

2

4 5

6

7

CITRATO DE SODIO

8

CORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7 8DESCRIPCION UNIDADES Azucar Café Citrato Leche Leche Agua Caramelo Caramelo

De Sodio Cruda Filtrada Evaporada ProducidoMasa total Kg 0.68 0.025 0.002 4.124 4.1223504 3.0978845 1.5718007 1.5403647

Presion atm amb ambTemperatura °c 17 17 17 17 80

Azucar Kg 0.68 0.5980804 0.5861188Café Kg 0.025 0.0219883 0.0215485

Citrato de sodio Kg 0.002 0.0017591 0.0017239Leche °brix ° 20 20 80 80

densidad Kg/m3 1.031 1.031volumen litros 4 3.9984masa Kg 4.124 4.1223504



%en leche % 0.85masa Kg 3.5054 3.5039978 3.0978845 0.4061133 0.3979911

Otros masa Kg 0.3934296 0.3932722 0.3458947 0.3389768

Diagrama 14. Caramelo de café con enzima inmovilizada

Cuadro 27. Balance de materia del caramelo de café con enzimainmovilizada

F-100 T-200 M-300 MD-400 CT-500FILTRO TERMOSTATO TANQUE DE MOLDEO CORTE Y

PARA HIDRÓLISIS CONCENTRACION EMPAQUE

F100 T-200M-300 MD-400 CT-500

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA

4

1

CAREMELOS


2

5 7 943°

CAFE

ENZIMA

6

8

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

3CITRATO DE SODIO



F100 T-200M-300 MD-400 CT-500

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA

4

1

CAREMELOS


2

5 7 943°

CAFE

ENZIMA

6

8

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

3CITRATO DE SODIO

Diagrama 15. Panelitas

Cuadro 28. Balance de materia de las panelitas

CONCENTRACION EMPAQUE

F-100M-200 MD-300 CT-400

PERDIDASPERDIDAS PERDIDAS

LECHE CRUDA

3

1

PANELITAS

AZUCAR

PANELA

AGUAEVAPORADA

2

4

5

6 7

CORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7DESCRIPCION UNIDADES Azucar Panela Leche Leche Agua Pasta dulce Panelita

Cruda Filtrada Evaporada Producida

Masa total Kg 0.618 0.247 3.09 3.088764 2.759 1.498049 1.468088Presion atm amb amb

Temperatura °c 17 17 17 17 80 ambAzucar Kg 0.618 0.5435495 0.5326785Panela Kg 0.247 0.2172439 0.212899Leche °brix ° 20 20 80 80

densidad Kg/m3 1.03 1.03volumen litros 3 2.9988masa Kg 3.09 3.088764



%en leche % 0.85masa Kg 2.6265 2.6254494 2.759 0.3297564 0.3231613

Otros Kg 0.294786 0.2946681 0.2591694 0.253986

Diagrama 16. Panelitas con enzima inmovilizada

Cuadro 29. Balance de materia de las panelitas con enzima inmovilizada



F100 T-200M-300 MD-400 CT-500

PERDIDASPERDIDAS

PERDIDAS

LECHE CRUDA

3

1

PANELITAS


2

4 6 843°

PANELA

ENZIMA

5

7

ALGINATO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO

ml de Enzima/gr del soporte 1.2ml/4.5gr =0.27ml/gr

CORRIENTES 1 2 3 4 5 6 7 8DESCRIPCION UNIDADES Azucar Panela Leche Leche leche Agua Pasta dulce Panelita

Cruda Filtrada hidrolizada Evaporada Producida

Masa total Kg 0.412 1.03 5.155 5.152938 5.152938 3.87235561 2.4898812 2.4400836Presion atm amb

Temperatura °c 17 17 17 17 43 80 ambAzucar Kg 0.412 0.3623664 0.355119Panela Kg 1.03 0.9059159 0.8877976Leche °brix ° 20 20 20 80 80

densidad Kg/m3 1.031 1.031 1.031volumen litros 5 4.998 4.998

masa Kg 5.155 5.152938 5.152938Lactosa porcentaje % 5.46 5.46 5.46

masa Kg 0.281463 0.2813504 0.024 0.0211087 0.0206865Agua densidad Kg/m3 0.998

volumen litros%en leche % 0.85

masa Kg 4.38175 4.3799973 4.3799973 3.87235561 0.5076417 0.4974889Otros Kg 0.491787 0.4915903 0.4915903 0.4323684 0.423721

Glucosa Kg 0.14807917 0.1302401 0.1276353Galactosa Kg 0.14807917 0.1302401 0.1276353

3.5 COMPORTAMIENTO DE LAS CARACTERÍSTICASORGANOLÉPTICAS DE LOS PRODUCTOS ELABORADOSDURANTE SU ALMACENAMIENTO

Para determinar la vida útil del producto además de las pruebasmicrobiológicas que se hicieron después de un tiempo dealmacenamiento de 2 meses se hizo un seguimiento sensorial de losproductos patrón y los productos con hidrólisis mediante enzimainmovilizada (arequipe de leche en polvo, arequipe, caramelos de café ypanelitas). Los productos permanecieron durante el almacenamiento enun recinto cerrado a temperatura ambiente y empacados.

Durante este tiempo se hizo un análisis sensorial cada quince díasdurante dos meses evaluando variables tales como: color sabor, yconsistencia. Ver cuadro 30.

Cuadro 30. Características sensoriales de los dulces de leche a losquince días de almacenamiento

PRODUCTO SABOR COLOR CONSISTENCIAArequipe en

polvocaracterístico Pálido Adecuada

Arequipe enpolvo+ enzimainmovilizada

característico Característico Blanda

Arequipe característico Característico AdecuadaArequipé+

enzimainmovilizada

característico Característico Adecuada

Caramelo decafé

característico Oscuro Duro

Caramelo decafé + enzimainmovilizada

característico Oscuro Adecuado

Panelitas característico Pálida AdecuadaPanelitas+

enzimainmovilizada

característico Oscura Adecuada

Fuente: autores

Cuadro 31. Características sensoriales de los dulces de leche a lostreinta días de almacenamiento


polvocaracterístico Pálido Dura




enzimainmovilizada


Caramelo decafé




Panelitas característico Pálida DuraPanelitas+

enzimainmovilizada

característico Oscura Dura

Fuente: autores

Cuadro 32. Características sensoriales de los dulces de leche a loscuarenta y cinco días de almacenamiento






enzimainmovilizada


Caramelo decafé





enzimainmovilizada


Fuente: autores

Cuadro 33. Características sensoriales de los dulces de leche a lossesenta días de almacenamiento





Arequipe característico Característico duraArequipé+

enzimainmovilizada


Caramelo decafé





enzimainmovilizada


Fuente: autores

Las características organolépticas evaluadas durante dos meses de losproductos elaborados, no cambian significativamente en cuanto al colory sabor durante este periodo de almacenamiento, respecto a laconsistencia se pudo observar que a medida que el tiempo pasa losproductos sin enzima inmovilizada se cristalizan y se endurecen masfácilmente en cambio los que contienen hidrólisis con enzimainmovilizada presentan durante este periodo las misma característicade consistencia inicial. Ver cuadros 30, 31 32, y 33.

Los productos con hidrólisis no presentan granulación a causa de loscristales de la lactosa y la caramelización es mejorada, además la vidaútil del producto aumenta.

5. CONCLUSIONES

1. Los diferentes soportes para la inmovilización de la enzimaMAXILACT L. 2000® como son alginato de sodio, carboximetil celulosapectina y gelatina natural, sometidos a diferentes concentracionestienen comportamientos distintos para la formación de perlas por locual se necesitaron evaluar diferentes medios que permitieran unaefectiva solidificación.

2. El soporte que tiene mayor resistencia fue el alginato de sodio al4.7% p/p utilizando como medio de solidificación el cloruro de sodio al2.9% p/p, debido a que al someterlo a agitación y a elevadastemperaturas tenia las características necesarias para elaborar losproductos.

3. Es necesario mantener constante el pH hasta el final de la hidrólisispara no alterar las propiedades iniciales de la leche.

4. Los parámetros que permiten obtener el máximo porcentaje dehidrólisis al inmovilizar la enzima por el método de atrapamiento sontemperatura de 43°C, tiempo de 4 horas y un pH entre 6.6 – 6.8.

5. El máximo porcentaje de hidrólisis por el método de atrapamientocon los parámetros establecidos fue de 79,29%.

7. Los dulces de leche elaborados con enzima inmovilizada seencontraban dentro de los parámetros establecidos para las pruebasfisicoquímicas del Decreto 2310 del Ministerio de Salud.

8. Los productos fueron realizados con la asepsia necesaria,permitiendo de esta manera establecer una vida útil prolongada.

9. El análisis sensorial permitió comprobar que los productos conenzima inmovilizada presentaban mejores características en cuanto alcolor, consistencia y nivel de dulce.

10. Los productos con enzima inmovilizada después de dos meses dealmacenamiento, empacados y a temperatura ambiente presentaronmejores características organolépticas debido a que no estabancristalizados.

6. RECOMENDACIONES

1. La enzima puede volver a ser reutilizada aunque la capacidad dehidrólisis que resulta a las condiciones iniciales es menor, debido a estoes necesario estudiar a que se debe este efecto.

2. Es recomendable estudiar alternativas que permitan que en lareutilización se obtenga siempre el mismo porcentaje de hidrólisis,como aumentar el tiempo, la dosificación de enzima, o reponer unanueva cantidad de enzima inmovilizada sin utilizar para los procesosque utilicen este método.

3. Se recomienda para estudios similares determinar los parámetroscinéticos de la reacción de la hidrólisis con la enzima inmovilizada y conla enzima libre.

4. Se debe investigar la causa de la disminución del porcentaje dehidrólisis con cada reutilización del biocatalizador.

5. Debido a que existen cinco teorías de inmovilización y se utilizoúnicamente el método de atrapamiento seria interesante investigar conlas otras técnicas los efectos que se pueden presentar en estudiossimilares.

6. Se recomienda estudiar el efecto de la dosis de la enzima paralograr diferentes porcentajes de hidrólisis.

7. Se recomienda evaluar la vida útil de los dulces de leche utilizandodiferentes materiales de empaque y diferentes temperaturas dealmacenamiento para ampliar el tema de investigación.

BIBLIOGRAFÍA

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APENDICE 1. CALCULOS DEL PORCENTAJE DE HIDROLISIS

• ECUACIONES:formula 1GEA = 0.002( T0 -Ta ) 100/20*250/20*250/200GEA = Glucosa equivalente en la muestra sin hidrolizarT0 = Titulación en blancoTa = cantidad de ml gastados de reactivo en la titulación

GEA =0.002( 0 - 24 ) 100/20+250/20*250/200 = 3.75

Formula 2GEB = 0.002(T0 –Tb ) 100/20 * 250/15*250/200GEB = Glucosa equivalente en la muestra hidrolizadaTb = Titulación de la muestra

GEB = 0.002(24 – 18.2 ) 100/20 * 250/15*250/200 = 0.4165

Con esta información se desarrolla la formula del % de lactosa

%lactosa = [( GEA - GEB ) * 3.85 / g de la muestra ] *100

%lactosa = [( 3.75 – 0.4165 ) * 3.85 / 31 g ] *100

= 31.57

% de hidrólisis se halla teniendo lactosa inicial y la final:

%lactosa= [( 0.75 – 0.31 ) * 3.85 / 31 g ] *100 = 5.46% Lactosa inicial

Lactosa inicial = 31g* 0.0546 = 1.6926Lactosa final= 1.6926g lac*0.3157 = 0.5343

( 1.6926lac inicial – 0.5343 lac final)= 1.1585g

1.1583g /1.6926 g = 68.42% de Hidrólisis

APENDICE 2. CÁLCULOS DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS

• DETERMINACIÓN DE HUMEDAD

% Humedad= Perdida de peso g *100 / peso de la muestra g

= (25.407g – 24.776g) *100 / 2.1311g

= 28.54%

• DETERMINACION DE CENIZAS

% Cenizas= % Peso del residuo g *100 / peso de la muestra g

= (12.680g - 12.652g) *100 / 1.607g

=1.74%

• DETERMINACION DE GRASA

% Grasa= Peso del extracto g * 100 / peso de muestra g

= (107.98g – 107.86g) * 100 / 1.517g

= 7.86%

APENDICE 3. ANALISIS ESTADISTICO DE LA PRUEBA SENSORIAL

AREQUIPE CON LECHE EN POLVOComparison of Two Samples (nivel de dulce del arequipe conleche polvo)

Sample 1: APOLVO.adul001

Sample 2: APOLVO.adul005

Test: Ranks

Number of positive differences = 24 with average rank =20.3542Number of negative differences = 13 with average rank =16.5Large sample test statistic Z = 2.07436Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =0.0380452

NOTE: 60 total pairs. 23 tied pairs ignored.

Comparison of Two Samples (color del arequipecon leche polvo)

Sample 1: APOLVO.acol001

Sample 2: APOLVO.acol005

Test: Ranks

Number of positive differences = 43 with average rank =24.093Number of negative differences = 3 withaverage rank = 15Large sample test statistic Z = 5.41899Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 6.00764E-8


Comparison of Two Samples (consistencia del arequipe conleche en polvo)

Sample 1: APOLVO.acons001


Test: Ranks

Number of positive differences = 4 withaverage rank = 15.5Number of negative differences = 43 withaverage rank = 24.7907Large sample test statistic Z = 5.31753Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 1.05405E-7


Comparison of Two Samples (consistencia del arequipe conleche en polvo)



Test: Ranks

Number of positive differences = 4 with average rank = 15.5Number of negative differences = 43 with average rank =24.7907Large sample test statistic Z = 5.31753Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =1.05405E-7


AREQUIPE

Comparison of Two Samples (nivel de dulce en elarequipe)

Sample 1: AREQUI.Adul004

Sample 2: AREQUI.Adul008

Test: Ranks

Number of positive differences = 15 withaverage rank = 20.9Number of negative differences = 24 with average rank =19.4375Large sample test statistic Z = 1.07453Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =0.282582


Comparison of Two Samples (color en elarequipe)

Sample 1: AREQUI.Acol004

Sample 2: AREQUI.Acol008

Test: Ranks

Number of positive differences = 32 withaverage rank = 18.1406Number of negative differences = 3 with average rank = 16.5Large sample test statistic Z = 4.35685Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =0.0000132048


Comparison of Two Samples (consistencia en elarequipe)

Sample 1: AREQUI.Acons004

Sample 2: AREQUI.Acons008

Test: Ranks

Number of positive differences = 10 with average rank =14.45Number of negative differences = 19 withaverage rank = 15.2895Large sample test statistic Z = 1.58931Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.111991


Comparison of Two Samples (grado deaceptabilidad del producto)

Sample 1: AREQUI.Aprod004

Sample 2: AREQUI.Aprod008

Test: Ranks

Number of positive differences = 41 withaverage rank = 23.5854Number of negative differences = 5 withaverage rank = 22.8Large sample test statistic Z = 4.66513Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.00000308759


CARAMELO

Comparison of Two Samples (nivel de dulce decaramelo)

Sample 1: CARAMEL.Cdul002

Sample 2: CARAMEL.Cdul006

Test: Ranks

Number of positive differences = 16 withaverage rank = 19.5625Number of negative differences = 22 withaverage rank = 19.4545Large sample test statistic Z = 0.841132Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.400272


Comparison of Two Samples (color delcaramelo)

Sample 1: CARAMEL.Ccol002

Sample 2: CARAMEL.Ccol006

Test: Ranks

Number of positive differences = 33 with average rank =23.6667Number of negative differences = 11 with average rank = 19Large sample test statistic Z = 3.34351Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.000827366


Comparison of Two Samples (consistencia delcaramelo)

Sample 1: CARAMEL.Ccons002

Sample 2: CARAMEL.Ccons006

Test: Ranks

Number of positive differences = 3 with average rank = 8Number of negative differences = 37 with average rank =21.5135Large sample test statistic Z = 5.19506Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =2.05041E-7



Sample 1: CARAMEL.Cprod002

Sample 2: CARAMEL.Cprod006

Test: Ranks

Number of positive differences = 34 with average rank =25.8971Number of negative differences = 13 withaverage rank = 19.0385Large sample test statistic Z = 3.35454Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =0.000795066


PANELITAS

Comparison of Two Samples (nivel de dulce delas panelitas)

Sample 1: PANELI.Pdul003

Sample 2: PANELI.Pdul007

Test: Ranks

Number of positive differences = 24 with average rank =20.4375Number of negative differences = 15 withaverage rank = 19.3Large sample test statistic Z = 1.40945Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.1587


Comparison of Two Samples (color de las panelitas)

Sample 1: PANELI.Pcol003

Sample 2: PANELI.Pcol007

Test: Ranks

Number of positive differences = 38 withaverage rank = 21.5132Number of negative differences = 3 withaverage rank = 14.5Large sample test statistic Z = 5.02136Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 5.13886E-7


Comparison of Two Samples (consistencia de las panelitas)

Sample 1: PANELI.Pcons003

Sample 2: PANELI.Pcons007

Test: Ranks

Number of positive differences = 9 withaverage rank = 13.3333Number of negative differences = 12 with average rank =9.25Large sample test statistic Z = 0.173788Two-tailed probability of equaling or exceedingZ = 0.862027



Sample 1: PANELI.Pprod003

Sample 2: PANELI.Pprod007

Test: Ranks

Number of positive differences = 25 withaverage rank = 23.28Number of negative differences = 22 with average rank =24.8182Large sample test statistic Z = 0.19577Two-tailed probability of equaling or exceeding Z =0.844786


APENDICE 4. ANALISIS ESTADISTICO

ANÁLISIS DE VARIANZA DE UN FACTOR

RESUMENGrupos Cuenta Suma Promedio VarianzaPrimera 3 237.78 79.26 0.0009

Segunda 3 220.04 73.34666667 0.000133333

Tercera 3 206.12 68.70666667 0.000633333

Cuarta 3 175.82 58.60666667 0.000133333

ANÁLISIS DE VARIANZAOrigen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de los cuadrados F Probabilidad Valor crítico para

FEntre grupos 685.2808 3 228.4269333 507615.4089 1.87424E-21 4.066180281

Dentro de los grupos 0.0036 8 0.00045

Total 685.2844 11

PRUEBA T PARA MEDIAS DE DOS MUESTRAS EMPAREJADAS

Primera SegundaMedia 79.26 73.34666667

Varianza 0.0009 0.000133333Observaciones 3 3

Coeficiente de correlación de Pearson -3.50065E-09Diferencia hipotética de las medias 0

Grados de libertad 2Estadístico t 318.6198058

P(T<=t) una cola 4.92513E-06Valor crítico de t (una cola) 2.91998731

P(T<=t) dos colas 9.85027E-06

Valor crítico de t (dos colas) 4.302655725

APENDICE 5. BALANCE DE MATERIA

� BALANCE DE MATERIA PARA LAS PANELITAS

• FILTRACION- B. C 1hr de producción- Cantidad de leche 3lt- Densidad 1.03 gr./ml

P= 3000ml* 1.031gr/ml =3090gr 3 .09Kg de

A B

P(Perdidas *filtración 0.013%)

P= 3.09Kg * (0.013%) = 4.017*10-4KgB= A – PB= 3.09Kg - 4.017*10-4 Kg = 3.089Kg de leche

• ADICION DE INGREDIENTE

C Panela

B D azúcar

B1

C=cantidad de panela = 0.2472Kg

D=cantidad de azúcar = 0.618 Kg

B1= B + C + DB1=3.089Kg + 0.2472Kg = 3.9542KgB1=3.954Kg

• CONCENTRACION Y AGITACION CONTINUA

B1 E

F

E= Agua evaporadaF= Cantidad de producto concentradoF= B1 – EE= B1 – G (*)

• MOLDEO

F G

H

G= Perdidas del producto en el moldeoH= cantidad de producto en el moldeo

F = G + HG= 0.20 + 1KgG= 1.2Kg

- Remplazar F en la ecuación (*)

E =3.9542Kg - 1.2KgE=2.7542

ANEXO 4. FORMULARIO DE LA PRUEBA SENSORIAL

FORMULARIO EVALUACIÓN SENSORIALEVALUACIÓN SENSORIAL DULCES DE LECHE

NOMBRE: ___________________EDAD:____FECHA:_______BARRIO:________

Por favor pruebe cada una de las muestras, escriba su código en la casilla y marque conuna x según su gusto.

MUESTRAS

El nivel de dulce es:

Muy dulceAdecuadamente dulceBajo en dulce

El color es

OscuroBien de colorPálido

La consistencia es

DuraAdecuadaBlanda

En general el producto:

Me gusta mucho _________ _________Me gusta _________ _________Ni me gusta ni me disgusta _________ __________No me gusta _________ __________Me disgusta mucho _________ __________

Según lo anterior cual de las muestras prefiere ___________ y porque________________________________________________________.

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN Y COLABORACIÓN¡

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Elaboración de dulces de leche a partir de lactosa